DE2905844A1 - Verfahren zur abtrennung der isoenzyme von kreatinkinase und mittel zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur abtrennung der isoenzyme von kreatinkinase und mittel zur durchfuehrung des verfahrens

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Description

DR.-ING. WALTER ABITZ DR. DIETER P. MORF DIPL.-PHYS» Mo GBITSCHNEDEB
Patentanwälte
15- Februar 1979
Poatanachrift / Postßl Adtirooc Postfach 8SO 1OB, SOOO München 8β
PlensenauerßtraßQ 28 Ό· Π
Telefon 98 33 22 tä
Telogrammo: Chomindua München : CO) 523992
XP-0147
E. Ι» DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY Wilmington, Delaware, VOSt.A.
Verfahren zur Abtrennung der Isoenzyme von Kreatinhinase und Mittel sur Durchführung des Verfahrens
• c. / r ρ c η -^ j ι .- c- ο ./
IP-Ol47
Il 2SQ5844
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung von MB-Kreatinkinase.
Sie betrifft ein Verfahren zur Isolierung von MB-Kreatinkinase von dem MM-Isoenzym und mit einer gewissen Modifikation auch von dem Isoenzym BB. Kreatinkinase, die in manchen Literaturstellen auch als Kreatinphosphokinase bezeichnet wird, wird abgekürzt zu CK. Es gibt drei bekannte CK-Isoenzyme, wobei das MM vorwiegend in dem Skelettmuskelgewebe, das BB vorwiegend im Gewebe des Gehirns und das MB vorwiegend im Herzgewebe gefunden werden. Die Anwesenheit erhöhter CK-MB Gehalte im Serum zeigt einen Myocardinfarkt an.
Es gibt verschiedene Methoden zur Trennung der CK-Isoenzyme, einschließlich der Elektrophoresen, wie sie in American Journal of Cardiology 33, Seite 650 (1974) beschrieben werden und der Ionenaustaucher-Chromatographie, die in Clinical Chemistry 20, Seite 36 (1974) beschrieben wird. Einige Forscher haben die Anwendung eines handelsüblichen Anionenaustauscherharzes mit ■ Diäthylaminoäthyl-Substituenten, DEAE Sephadex, für die Trennung durch Ionenaustauscher-Chromatographie vorgeschlagen; Clin. Chem. Acta, 38, Seiten 285-9o (1972) ; Clin. Chem. 21, Seite 1O88 (1975). Andere haben empfohlen, diese Verfahrenweise zu.modifizieren durch Anwendung von DEAE Cellulose, Clin.Chem. 21, Seite 392 (1975, DEAE Glasperlen, Clin. Chem. 21, Seite 844, (1975) und eines anderen handelsüblichen Harzes, eines starken Anionenaustauschers, dem Handelsprodukt AG MP-I der Bio-Rad Laboratories, Clin. Chem. 22, Seite 92 (1976). Bei allen diesen chromatographischen Verfahren handelt es sich bei dem zuerst zu eluierenden Isoenzym um das allgemein vorwiegende CK-MM. Bei diesem handelt es sich gewöhnlich nicht um das Isoenzym,an dem das Hauptinteresse besteht. So erfordern diese Methoden einen zusätzlichen Zeitaufwand und eine zusätzliche Stufe zur Isolierung des CK-MB. ■
9 03833/0853
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Eluieren von CK-MB als erste Fraktion aus einem Ionenaust'auscherharzbett bereitgestellt, wodurch die Analyse beschleunigt und vereinfacht wird und die CK-MB-Analyse leichter automatisiert werden kann.
Beim erfindungsgemässen Verfahren handelt es.sich bei dem zur chromatographischen Trennung der CK-Isoenzyme verwendeten Ionenaustauscherharz um ein Gemisch von Kationen- und Anionenaustauscherharzen. Bei geeigneter Wahl des Harzes und der EIutionsbedingungen ist das zuerst aus dem gemischten .Harzbett zu eluierende Isoenzym das CK-MB. Bei dem bevorzugten gemischten Harzbett handelt es sich um ein Gemisch aus einem schwach basischen Anionenaustauscherharz und einem schwach sauren Kationenaustauscherharz .
Es ist ersichtlich, dass die Wahl eines Harzgemisches sowie der verschiedenen Elutionsparameter, wie dem pH-Wert, der Grosse des Harzbetts und der Probe, der Elutionsgeschwindigkelt und dergleichen miteinander in Beziehung stehen. In der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen werden spezielle Harze und Bedingungen aufgeführt. Bei diesen Parametern handelt es sich um bevorzugte Parameter, jedoch werden hierdurch nicht andere Kombinationen von Harzen oder Harzgemischen und Elutionsparametern aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen. Ist einmal ein spezielles gemischtes Harzbett gewählt, so kann die Bestimmung der optimalen Elutionsparameter leicht vom Fachmann vorgenommen werden.
Das erfindungsgemäss bevorzugte Bett aus gemischtem Harz stellt ein Gemisch aus einem DEAE-substituierten quervernetzten Dextran-Anionenaustauscherharz und einem Kationenaustauscherharz dar, in dem ein Acrylpolymergitter mit einer sauren fraktionellen Gruppe substituiert ist. Derartige Harze sind im Handel erhältlich, wobei das Anionenaustauscherharz unter dem Namen DEAE "Sephadex" A-25 und das Kationenaustauscherharz unter dem Namen "Bio-rex 70" vertrieben werden. Bevorzugt ist ein Verhältnis von
909833/0853
5 bis 10 abgesetzten Bettvolumina des Kationenaustauscherharzes pro abgesetztes Bettvolumen des Anionenaustauscherharzes, wobei ein Volumenverhältnis von etwa 6:1 besonders bevorzugt ist.
Präparatsätze bzw. Kits, die die vorstehenden Harzgemische enthalten, insbesondere Kits, in denen das Harz in Säulen gepackt bzw. gefüllt ist, werden ebenfalls von der Erfindung umfasst. Bei der Anwendung werden die erfindungsgemässen gemischten Harze im allgemeinen in einen Puffer eingetaucht. Der bevorzugte pH-Wertbereich für die bevorzugten erfindungsgemässen Harze liegt bei etwa 6,0 bis etwa 6,4. Am unteren Ende dieses Bereichs werden CK-MM und CK-BB leichter durch das Harz zurückgehalten. Am oberen Ende des pH-Wertbereiches wird CK-MB leichter eluiert, jedoch tritt auch eine gewisse Elution von CK-BB auf. Erhöhte Ausbeuten an CK-MB und CK-BB erhält man aus der Säule, wenn die Grosse der Probe erhöht wird.
Bei der bestmöglichen Durchführungsform für die Erfindung wird das gemischte Harzbett wie folgt hergestellt. DEAE-Sephadex A-25 wird in einem Puffer, vorzugsweise Morpholinäthylsulfonsäure, eingestellt auf. den pH-Wert 6,0, während 48 Stunden hydratisiert. Am Ende dieses Zeitraums wird der pH-Wert mit HCl wieder auf 6,O eingestellt. Bio-Rex 70 (Korngrösse 0,149-0,074 mm bzw. 100-200 mesh) wird in dem gleichen Puffer vom pH-Wert 6,0 während des gleichen Zeitraums hydratisiert, worauf der pH-Wert erneut mit Natriumhydroxid auf 6,0 eingestellt wird. Kleine Teilchen werden von beiden Harzen entfernt und ein abgesetztes Bettvolumen Sephadex wird zu 6 abgesetzten Bettvolumen Bio-Rex unter leichtem Rühren gefügt. Man vermischt weitere 15 Minuten vorsichtig und der pH-Wert wird auf 6,0 eingestellt. Schliesslich wird das Harzbett mit drei Bettvolumina des Puffers, eingestellt auf den pH-Wert 6,0, gewaschen. Man belässt das Harz eingetaucht in dem auf den pH-Wert 6,0 eingestellten Puffer. Unter diesen Bedingungen ist das zum Eluieren von CK-MB von der Säule verwendete Eluiermittel entionisiertes Wasser.
909833/0853 "ORIGINAL INSPECTED
Diese Bedingungen lassen sich bevorzugt der. Trennungsverfahrensweise mittels einer Testpackung anpassen, die auf einem automatischen klinischen Analysator, aca,(Handelsprodukt der E. I. du Pont de Wemours and Company) verwendet wird.
Beispiel 1
Säulen in aca-Testpackungsköpfen bzw. -Rohrverbindern mit einem Volumen von 1,7 ml können mit dem wie vorstehend beschrieben hergestellten Gemisch von Bio-Rex 70 und DEAE Sephadex A-25 gepackt bzw. gefüllt werden. Jede Testpackung kann eine einzige Probe von 0,34 ml Volumen aufnehmen, die auf die Harzsäüle aufgespritzt wird. Die Proben werden mit 2,0 ml entionisiertem Wasser in die Reaktionskammer der Packung in einer Geschwindigkeit von 1,0 ml/Min, eluiert. ■
Die Anwesenheit von Kreatinkinase in dem Eluiermittel bestimmt man durch Modifikation der UV-enzymatischen Untersuchung, die von Oliver, I.T. Biochem J., 61, Seite 116 (1955) und Rosalki, S„B., J. Lab. Clin. Med., 69, Seite 696 (1967) beschrieben wird. Die Bildungsgeschwindigkeit von NADH2, das bei 340 nm absorbiert, ist proportional zur Konzentration der Kreatinkinase.
Die Methode von Oliver-Rosalki unterscheidet nicht zwischen den CK-Isoenzymen, jedoch kann die Wirksamkeit der chromätographischen Trennung der Isoenzyme wie folgt gezeigt werden.
.Die Gewinnung der drei CK-Isoenzyme kann durch Messung ihrer Einzelaktivität vor und nach dem Eluieren durch die Säule mit dem gemischten Harzbett bestimmt werden. Bei der Isoenzymquelle, die für diese Bestimmungen verwendet wird, handelt es sich um menschliches Gewebe. Die nachstehende Tabelle zeigt typische Isoenzymgewinnungen, unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Säule mit dem gemischten Harzbett.
9 O9JL3 3/ 0 8 5 3·
IP-0147
TABELLE I
(Säulenelution der CK-Isoenzyme)
CK-Isoenzym Aktivität Aktivität Prozent
(in menschlichem (IE bzw.IU/1) (IE bzw.IU/1) Gewinnung
Serum) ohne Säule mit Säule
MM 134 1 -il %
MB 286 196 69 %
MM 197 2 1 %
BB 785 361 46 %
Beispiel 2
Unter Verwendung des gleichen Gemischs der Ionenaustauscherharze und der gleichen Säulengrösse mit einer Probengrösse von 0,20 ml und Eluieren der Säule mit 2,0 ml entionisiertem Wasser in einer Geschwindigkeit von 0, 5 ml/Min, werden im wesentlichen das gesamte CK-MM und CK-BB zurückgehalten, wobei lediglich das CK-MB-Isoenzym gewonnen wird. Die Wirkung des pH-Wertes des Harzes auf die Leistungsfähigkeit der Säule mit dem gemischten Harzbett unter diesen Bedingungen wird in der folgenden Tabelle gezeigt:
TABELLE II
(Säulenelution 107 der CK-Isoenzyme) der Säule
CK-Isoenzym 297 Aktivität (IE bzw. IU/1) ,4
124 Säule mit Säule
(in menschlichem ohne pH-Wert des Harzes
Serum) 6,1 6,25 6
0 2 84
MM 120 241 283
MB 0 13 95
BB
909833/0853 ORIGiNAL INSPECTg0
Zusammenfassend kann erfindungsgemäss das MB-Isoenzym der Kreatinkinase aus einem Gemisch von Kreatinkinase-Isoenzymen durch Ionenaustauscher-Chromatographie abgetrennt werden. Die Anwendung eines Gemischs von Kationen- und Anionenaustauscher^- harz ermöglicht bei dieser Verfahrensweise die Elution des MB-Isoenzyms aus dem gemischten Harz, wohingegen die anderen Isoenzyme gänzlich oder teilweise zurückgehalten werden. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem gemischten Harz um ein Gemisch eines schwach basischen Anionenaustauscherharzes und eines schwach sauren Kationenaustauscherharzes.
Ende der Beschreibung
909833/0853

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1« Verfahren zur Abtrennung der Isoenzyme von Kreatinkinase
    aus einem Gemisch der Isoenzyme durch Kontakt des Gemischs mit einem lonenaustauscherharz und selektives Eluieren der Isoenzyme von dem Harz, dadurch gekennzeichnet, dass man das Gemisch mit einem Bett gemischter Harze in Kontakt bringt und zuerst
    das MB-Kreatinkinaseisoenzym eluiert«,
    2„ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Bett aus gemischten Harzen ein Gemisch eines schwach basischen Anionenaustauscherharzes und eines schwach sauren Kationenaustauscherharzes einsetzt»
    3» Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Anionenaustauscherharz ein Diäthylaminoäthyl-substituiertes quervernetztes Dextran und als Kationenaustauscherharz ein
    Acrylpolymergitter, das durch eine saure funktioneile Gruppe
    substituiert ist, einsetzt.
    4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Verhältnis von Kationenaustauscherharz zu Anionenaustauscherharz von 5:1 bis 10:1 einsetzt.
    5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Verhältnis von Kationenaustauscherharz zu Anionenaustauscherharz von etwa 6:1 einsetzt.
    909833/0853
    IP-0147
    2305844
    6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Bett aus dem gemischten Harz auf einen pH-Wort von etwa 6,0 bis etwa 6,4 puffert.
    7. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bestehend im wesentlichen aus einem Bett gemischter Harze.
    8. Mittel nach Anspruch 7, in dem das Harz in einer Pufferlösung in eine Säule gepackt ist.
    9. Mittel nach Anspruch 8, in dem das Bett aus gemischtem Harz ein Gemisch aus einem Diäthylaminoäthyl-substituierten quervernetzten Dextran-Anionenaustauscherharz und einem Kationenaustauscherharz mit einem Acrylpolymergitter, substituiert durch eine saure funktionelle Gruppe ist, worin das Verhältnis von Kationenaustauscherharz zu Anionenaustauscherharz 5:1 bis 10:1 beträgt.
    10. Mittel nach Anspruch 9, in dem das Verhältnis von Kationenaustauscherharz zu Anionenaustauscherharz etwa 6:1 beträgt und der pH-Wert des Puffers etwa 6,0 bis etwa 6,4 beträgt.
    — 2 —
    &-...-. -J i 3 / 0 8 5 3
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