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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Vollblut-Immunassay, genauer
gesagt einen Vollblut-Immunassay unter Verwendung von Teilchenagglutination.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Für Immunassays
zu Testgegenständen
betreffend Infektionskrankheiten ist Serum als zu testende Probe
verwendet worden. Jedoch bedarf es mindestens 30 Minuten, um Serum
von Vollblut zur trennen, umfassend Zeit für die Blutgerinnung und Zeit
für die
anschließende
Zentrifugation.
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Typische
Beispiele von Immunassays umfassen einen radioaktiven Immunassay
(RIA), einen Enzymimmunassay (EIA), einen Teilchenagglutinationsassay
und einen Zählimmunassay.
Jedoch benötigen
RIA und EIA B(gebundene Form)/F(freie Form)-Trennung nach der Antigen-Antikörper-Reaktion
und daher Zeit und Aufwand, bevor die Ergebnisse des Assays erhalten
werden.
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Der
Teilchenagglutinationsimmunassay ist insofern vorteilhaft, als er
nur das Mischen einer zu testenden Probe mit einer Suspension von
unlöslichen
Trägerpartikeln
(z.B. Latex), sensitiviert mit einem Antigen oder Antikörper, benötigt. Er benötigt nicht
die B/F-Trennung und kann einfach ausgeführt werden.
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In
den vergangenen Jahren werden jedoch hochgenaue einfache Immunassaytechniken
benötigt.
Insbesondere ist es notwendig geworden, schnell zu beurteilen, ob
ein Patient mit Hepatitis-Virus,
HIV oder dergleichen infiziert ist, z.B. im Fall einer Notoperation.
Dementsprechend wird gefordert, dass die Assayzeit vom Blutabnehmen
bis zum Erhalten der Assayergebnisse verkürzt wird.
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Unter
Berücksichtigung
der Verkürzung
der Assaydauer ist es bevorzugt, von einem Patienten abgenommenes
Vollblut an Stelle von Serum als Probe für den Immunassay zu verwenden.
Wenn jedoch Vollblut verwendet wird, stört die Gegenwart von Blutzellen
den Nachweis des Grads der Agglutination der Partikel.
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Im
Hinblick darauf offenbart z.B. die japanische, nicht geprüfte Patentveröffentlichung
Nr. Hei 10(1998)-48214 einen Vollblutassay unter Verwendung einer
herkömmlichen
Latexagglutinationsmethode. Gemäß dieser
Offenbarung wird eine Vollblutprobe unter Verwendung eines Tensids
hämolysiert
und die resultierende Probe wird durch einen Latex-turbidimetrischen
Immunassay getestet.
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Jedoch
hat dieser Assay insofern ein Problem, als das Tensid, welches in
einer ausreichenden Konzentration für die Hämolyse verwendet werden muss,
die Antigen-Antikörper-Reaktion
beeinträchtigt
und eine ausreichende Antwort nicht erhalten werden kann.
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JP 60047962 offenbart einen
Immunagglutinationsassay, durchgeführt an einer Vollblutprobe,
worin Hämolyse gleichzeitig
oder vor der Agglutinatiosnreaktion durchgeführt wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Vollblutimmunassay
zur Verfügung
zu stellen, durch welchen das Interferieren von Blutzellen vermieden
wird, ohne jegliche Beeinträchtigung
der Antigen-/Antikörper-Reaktion.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Vollblutimmunassay zur Verfügung, umfassend
die Schritte: Mischen einer Vollblutprobe mit sensitivierten unlöslichen
Trägerpartikeln,
um Immunagglutination zu bewirken, Verdünnen der resultierenden Agglutinationsmischung
mit einer wässrigen
Lösung
enthaltend ein Erythrozyten-lysierendes Mittel, um Erythrozyten
zu lysieren, wodurch eine Assayprobe hergestellt wird, und Bestimmen des
Grads der Agglutination der Assayprobe.
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Diese
und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden
weiteren detaillierten Beschreibung leichter offensichtlich. Jedoch
sind die folgende detaillierte Beschreibung und die spezifischen
Beispiele, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
anzeigen, nur illustrativ zu verstehen.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Im
Vollblutimmunassay der vorliegenden Erfindung bedeutet Vollblutprobe
von einem Menschen oder anderem Tier abgenommenes Blut, welches
nicht der Serum- oder Plasmatrennung unterworfen wurde. Die Vollblutprobe
kann jedoch vor dem Durchführen
des Immunassays der vorliegenden Erfindung mit einem gerinnungshemmenden
Mittel gerinnungsgehemmt werden und/oder mit einem Reaktionspuffer
verdünnt
werden.
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Als
gerinnungshemmende Mittel, die zum Gerinnungshemmen der Probe verwendet
werden, sind jene, welche üblicherweise
für Bluttests
verwendet werden, wie EDTA-Salze, Zitrate und dergleichen verwendbar.
Der Reaktionspuffer ist nicht besonders limitiert und z.B. ein Phosphatpuffer,
ein Tris-HCl-Puffer und dergleichen sind verwendbar. Der pH des
Reaktionspuffers kann geeigneter Weise etwa pH 6 bis 8,5 sein. Zum Reaktionspuffer
kann eine Substanz, welche nicht spezifische Reaktionen unterdrückt, ein
Sensitizer und dergleichen hinzugefügt werden, wie benötigt. Die
Mischung des Vollbluts mit dem Reaktionspuffer kann zur Vorbereitung
der nachfolgenden Immunagglutination sein. Wenn das Vollblut mit
dem Reaktionspuffer verdünnt wird,
kann das Verdünnungsverhältnis geeigneter
Weise etwa 5 bis 10 (pro Volumen) und vorzugsweise 10 bis 50 sein.
Die Temperatur und Zeit, bei welcher und während welcher das Vollblut
mit dem Reaktionspuffer gemischt wird, kann geeigneter Weise etwa
20 bis 50°C
und etwa 1 bis 5 Minuten sein.
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Die
unlöslichen
Trägerpartikel
sind immunisierte Partikel, d.h. sensitiviert mit einem Antigen
oder Antikörper.
Als Material für
die Partikel können
z.B. synthetische Polymere, typischerweise Polystyrollatex oder dergleichen
erwähnt
werden.
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Die
Größe der unlöslichen
Trägerpartikel
ist nicht besonders limitiert und alle bekannten unlöslichen Trägerpartikel
können
verwendet werden. Z.B. kann die Größe etwa 0,1 bis 20 μm im Durchmesser,
vorzugsweise etwa 0,1 bis 1,0 μm
im Durchmesser betragen. Die Partikel haben vorzugsweise einen einheitlichen Durchmesser.
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Die
unlöslichen
Trägerpartikel
können
durch eine dem Fachmann bekannte Methode sensitiviert werden, z.B.
durch physikalische Adsorption, chemische Bindung etc.. Das Antigen
oder der Antikörper,
der für die
Sensitivierung der Partikel verwendet wird, ist nicht besonders
limitiert, solange er unter Verwendung einer Antigen-/Antikörperreaktion
nachgewiesen werden kann. Die unlöslichen Trägerpartikel werden üblicherweise in
der Form einer Suspension in einem Lösungsmittel verwendet. Das
Lösungsmittel
kann geeigneter Weise Wasser, der oben erwähnte Puffer oder dergleichen
sein. Das Mischungsverhältnis
der unlöslichen
Trägerpartikel
zu dem Lösungsmittel
ist geeigneter Weise etwa 0,1 bis 1 Gewicht pro Volumenprozent.
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Betreffend
die Immunagglutination wird eine Latexsuspension, enthaltend die
sensitivierten unlöslichen
Trägerpartikel,
zu der Vollblutprobe, wahlweise verdünnt mit dem Reaktionspuffer,
hinzugefügt,
so dass die Antigen-/Antikörperreaktion
stattfindet. Hier kann das Mischungsverhältnis der Probe zu den unlöslichen Trägerpartikeln
(oder das Mischungsverhältnis
der verdünnten
Vollblutprobe zu der Latexsuspension) z.B. etwa 5:1 bis 20:1 sein.
Die Reaktionstemperatur ist geeigneter Weise 20 bis 50°C und die
Reaktionszeit ist geeigneter Weise 15 Sekunden bis 20 Minuten.
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Als
Erythrozyten-lysierendes Mittel, enthalten in der wässrigen,
zum Verdünnen
der resultierenden Agglutinationsmischung verwendeten Lösung, werden
geeigneter Weise Mittel verwendet, die in der Lage sind, nicht nur
die Membranen von Erythrozyten zu zerstören, sondern auch die Membranen
aufzulösen
oder zusammenzuziehen. Z.B. sind Tenside, welche üblicherweise
im Bereich der Blutzellzählung
zum Lysieren von Erythrozyten verwendet werden, verwendbar. Insbesondere
können
wasserlösliche
Tenside erwähnt
werden. Die wasserlöslichen
Tenside können
kationisch, anionisch, nicht-ionisch
oder ampholytisch sein. Unter diesen sind jene mit einer stärkeren hydrophoben
Natur im hydrophoben Teil (einer großen Zahl Kohlenstoffatome) bevorzugter,
da sie eine größere Fähigkeit
zum Lysieren von Erythrozyten besitzen.
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Beispiele
von kationischen Tensiden umfassen Alkyltrimethylammoniumsalze und
Alkylpyridinsalze.
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Beispiele
von anionischen Tensiden umfassen Alkylsulfate (z.B. Natriumdodekylsulfat).
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Beispiele
von ampholytischen Tensiden umfassen Alkylbeatinacetate.
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Beispiele
von nicht-ionischen Tensiden umfassen Polyoxyethylenalkylether,
Polyoxyethylenalkenylether und Polyoxyethylenalkylphenylether.
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Das
Erythrozyten-lysierende Mittel wird geeigneter Weise in 2 bis weniger
als 10.000 ppm in der wässrigen
Lösung
zum Verdünnen
der Agglutinationsmischung verwendet.
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Die
wässrige
Lösung
kann auch ein Salz wie Natriumchlorid und/oder einen Puffer zusätzlich zu
dem Erythrozyten-lysierenden
Mittel enthalten. In solchen Fällen
kann die Menge der enthaltenen Substanz wie nötig adjustiert werden gemäß dem oben
genannten pH und dergleichen.
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In
der vorliegenden Erfindung werden Erythrozyten nach der Immunagglutination
und vor der Messung lysiert, um ihre Interferenz mit der Bestimmung
zu verhindern. In einem in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
Nr. Hei 10(1998)-48214 offenbarten Assay, in welchem die Antigen-/Antikörper-Reaktion
nach der Lyse der Erythrozyten durchgeführt wird, wird eine große Menge
eines Tensids zum Lysieren der Erythrozyten benötigt. In der Gegenwart des
Tensids in einer großen
Menge wird die Antigen-/Antikörper-Reaktion beeinflusst.
Um die Konzentration des verwendeten Tensids zu verringern, und
muss die Vollblutprobe reduziert oder verdünnt werden, was in Folge die
Konzentration des Antigens oder Antikörpers verringert, welches an der
Antigen-/Antikörper-Reaktion
teilnehmen soll, und resultiert in einer schlechten Antwort. Wenn
jedoch die Antigen-/Antikörper-Reaktion zuerst unter
den oben genannten Bedingungen durchgeführt wird, wird die Antigen-/Antikörper-Reaktion
selbst nicht durch das Tensid beeinflusst, sondern schreitet auch
wie nötig
und ausreichend voran. Desweiteren ist es möglich, Partikel ohne Zerstören eines
Antigen-/Antikörper-Reaktionskomplexes
(Agglutinationsmischung) zu detektieren.
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Das
Verfahren zur Bestimmung des Grads der Agglutination der Assayprobe,
nachdem die Erythrozyten lysiert worden sind, kann jedes bekannte
Verfahren ohne besondere Einschränkung
sein. Verwendbar ist eine bekannte Vorrichtung zum Bestimmen des
Grades des Agglutination. Z.B. kann im Fall eines turbidimetrischen
Immunassays ein Spektrophotometer verwendet werden. Im Fall eines
Zählungs-Immunassays
kann ein Messapparat, der das Prinzip der Durchflusszytometrie verwendet,
verwendet werden und ein kommerziell erhältliches Durchflusszytometer
kann verwendet werden.
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Die
PAMIA-Serie, hergestellt von Sysmex Corp., stellt Vorrichtungen
für Zähl-Immunassays
zur Verfügung.
Diese Serie ist geeignet, da ein einziger Apparat eine Gruppe von
Vorgängen
vom Mischen einer Probe mit einem Puffer bis zum Berechnen des Grads
der Agglutination automatisch durchführen kann.
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Die
Bestimmung des Grads der Agglutination unter Verwendung eines Durchflusszytometers
kann wie folgt durchgeführt
werden:
Agglutinierte Partikel und nicht-agglutinierte Partikel,
die in der vorbereiteten Assayprobe enthalten sind, werden nach
und nach in einen laminaren Fluss einer Hüllflüssigkeit, gebildet in einer
Durchflusszelle, extrudiert. Die Partikel treten einer nach dem
anderen in einer Reihe durch das Zentrum der Durchflusszelle hindurch.
Die
durch die Durchflusszelle hindurchtretenden Partikel werden mit
Laserlicht bestrahlt. Nach dem Hindurchtreten durch die Durchflusszelle
wird das Laserlicht durch einen Strahlstopper gestoppt. Nur vorwärts gestreutes
Licht wird durch eine Photodiode aufgefangen. Als Laserlicht kann
Licht mit einer Wellenlänge
von 310 bis 1285 nm verwendet werden, z.B. 488 nm, 680 nm, 780 nm,
860 nm, 980 nm und dergleichen. Neben vorwärts gestreutem Licht kann seitwärts gestreutes
Licht oder sowohl seitwärts
gestreutes Licht als auch vorwärts
gestreutes Licht als gestreutes Licht detektiert werden.
Wenn
ein Partikel das Laserlicht kreuzt, wird ein gestreuter Lichtimpuls
generiert, welcher eine Intensität
entsprechend dem Volumen des Partikels hat. Der Impuls wird durch
eine Lichtauffangeinheit aufgefangen. Üblicherweise wird der aufgefangene
gestreute Lichtimpuls in einen elektrischen Impuls umgewandelt.
Der elektrische Impuls stellt Informationen über die Teilchengrößenverteilung
der Partikel zur Verfügung.
D.h., der elektrische Impuls hat eine Intensität entsprechend dem Volumen
des Partikels, welcher in das Laserlicht eintritt, welcher ein einzelner
nicht-agglutinierter Partikel, zwei agglutinierte Partikel, drei
oder mehr agglutinierte Partikel, eine Blutzelle selbst oder dergleichen
sein kann.
Die elektrischen Impulse werden entsprechend ihrer
Intensität
unterschieden und nicht-agglutinierte Partikel und agglutinierte
Partikel werden gezählt.
Zum Zählen
dieser Partikel wird ein Grenzwert zur Unterscheidung von nicht
agglutinierten Partikeln und agglutinierten Partikeln auf Basis
der Intensität
des gestreuten Lichts bestimmt. Die nicht-agglutinierten Partikel und die agglutinierten
Partikel ergeben gestreutes Licht von unterschiedlichen Intensitäten in Folge
ihrer unterschiedlichen Größen und
können
voneinander unterschieden werden. Daher wird der Grenzwert zwischen
den nicht-agglutinierten Partikeln und den agglutinierten Partikeln
zur Unterscheidung der nicht-agglutinierten Partikel von den agglutinierten
Partikeln gemäß der Intensität des gestreuten
Lichts gesetzt.
Hier kann ein Grenzwert in situ zur selben
Zeit, zu der das gestreute Licht der Assayprobe gemessen wird, gesetzt
werden; kann nach Erhalt der Daten auf Basis der erhaltenen Daten
gesetzt werden; oder kann im Vorhinein als geschätzter Grenzwert auf Basis bekannter
Information, gesammelten früheren
Daten oder dergleichen gesetzt werden. Insbesondere wird unter Berücksichtigung
von Messfehlern und Reproduzierbarkeit der Grenzwert vorzugsweise
in situ zur selben Zeit gesetzt, zu der das gestreute Licht der
Assayprobe auf Basis der gemessenen gestreuten Lichtwerte gemessen
wird.
Die nicht-agglutinierten Partikel und agglutinierten
Partikel können
voneinander unterschieden und in Bezug auf den Grenzwert gezählt werden,
und der Grad der Agglutination kann berechnet werden.
Der Grad
der Agglutination kann berechnet werden aus der oben erhaltenen
Anzahl P der agglutinierten Partikel und der oben erhaltenen Anzahl
M der nicht-agglutinierten Partikel unter allen gezählten Partikel,
als Verhältnis
der agglutinierten Partikel, welche an der Antigen-/Antikörper-Reaktion
teilgenommen haben, d.h. P/(M + P), (M + P = T).
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Wenn
nicht zu zählende
Partikel wie Chylomicrone in der Probe vorhanden sind, erscheint
die Teilchengrößenverteilung
dieser Partikel auch in jener der entsprechenden unlöslichen
Trägerpartikel.
In diesem Fall kann die Teilchengrößenverteilung der nicht zu
zählenden
Partikel durch Interpolation geschätzt werden unter Verwendung
der Spline-Funktion,
und kann von der Teilchengrößenverteilung
umfassend sowohl die gewünschten
Teilchen und die nicht zu zählenden
Teilchen abgezogen werden. Dadurch kann ein ungefährer Korrekturwert
nur der gewünschten
Teilchen erhalten werden und für
das Erhalten von genauen Zählungen der
agglutinierten Partikel und der nicht-agglutinierten Partikel verwendet
werden (siehe japanisches Patent Nr. 2912413).
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In
der vorliegenden Erfindung kann auch der Grad der Agglutination
berechnet und dann die Konzentration des Antigens oder Antikörpers aus
dem berechneten Grad der Agglutination erhalten werden.
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Die
Konzentration des Antigens oder Antikörpers kann unter Verwendung
einer Standardkurve erhalten werden, welche im Vorhinein hergestellt
wird durch Erhalt des Verhältnisses
des Grads der Agglutination des Antigens oder Antikörpers zu
einer bekannten Konzentration des Antigens oder Antikörpers (vorzugsweise werden
eine Vielzahl von Graden der Agglutination mit unterschiedlichen
Konzentrationen bestimmt).
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In
dem Fall, in dem ein Spektrophotometer für die Bestimmung verwendet
wird, wird eine Vollblutprobe, ein Puffer und ein Latexreagenz gemischt,
und unmittelbar danach wird die resultierende Mischung mit der wässrigen
Lösung
enthaltend das Erythrozyten-lysierende Mittel für die Hämolyse vermischt. Die hämolysierte Probe
wird in eine Messzelle gegeben und mit Licht bestrahlt, um die Absorption
zu messen. Die Wellenlänge des
Lichts ist geeigneter Weise 600 bis 2000 nm. Die Absorption zu diesem
Zeitpunkt wird als Absorption bei Zeit 0 angesehen (d.h. die Antigen-/Antikörper-Reaktion
hat noch nicht stattgefunden).
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Anschließend wird
die Vollblutprobe, der Puffer und das Latexreagenz gemischt und
für eine
bestimmte Zeit reagieren gelassen. Die resultierende Mischung wird
mit der wässrigen
Lösung,
enthaltend das Erythrozyten-lysierende Mittel, für die Hämolyse verdünnt. Die hämolysierte Probe wird in derselben
Weise wie oben beschrieben gemessen. Der Grad der Agglutination
kann aus dem Unterschied zwischen der erhaltenen Absorption und
der Absorption bei Zeit 0 erhalten werden.
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Beispiel
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In
diesem Beispiel wurde RANREAM HBsAg (hergestellt von Sysmex Corp.)
zum Herstellen einer Probe verwendet, welche der Latexagglutination
unterworfen und dann hämolysiert
wurde. PAMIA-30 (hergestellt von Sysmex Corp.) wurde zur Bestimmung
verwendet.
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RANRIAM
(registriert) HBsAg ist ein Reagenzkit zur Bestimmung von HBs-Antigen
und umfasst ein Latexreagenz, einen Puffer, ein Probenverdünnungsmittel
und einen Kalibrator, unter welchen das Latexreagenz und der Puffer
in diesem Beispiel verwendet wurden. Das Latexreagenz ist eine 0,5%
(Gewicht pro Volumen)-Suspension
von 0,8 μm
Polystyrollatex sensitiviert mit einem Anti-HBs-Antikörper.
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10 μl Vollblut
wurden mit 80 μl
des Puffers (pH 6) gemischt und bei 45°C für eine Minute inkubiert. 10 μl des mit
Anti-HBs-Antikörper sensitivierten
Latexreagenz wurden hierzu hinzugefügt, um die Reaktion bei 45°C zu beginnen.
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Etwa
20 Sekunden, nachdem die Reaktion gestartet wurde, wurden 19 μl der Reaktionsmischung
mit 950 μl
einer Hüllflüssigkeit
(200 ppm Dodekylnatrimsulfat, 0,3 g/l wässrige Lösung von Natriumchlorid) in
eine 51-fache Verdünnung
gemischt, um Erythrozyten zu lysieren und eine Assayprobe vorzubereiten.
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Die
Assayprobe wurde in den optischen Detektor von PAMIA 30 eingeführt, um
den Grad der Agglutination P/T (%) (T1) zu bestimmen.
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Etwa
15 Minuten nachdem die Reaktion gestartet wurde, wurde der Grad
der Agglutination P/T (%) (T2) in derselben Weise wie der Grad der
Agglutination P/T (%) (T1) bestimmt, nachdem die Erythrozyten lysiert
worden waren. T1 war der Grad der Agglutination in der Frühphase der
Reaktion und wurde zur Bestimmung verwendet, ob die Probe innerhalb
des Messbereichs war. Üblicherweise
wird T2 als Grad der Agglutination (Agglutinationsverhältnis) der
Probe verwendet.
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Auf
der anderen Seite wurde zum Vergleich als Stand der Technik-Beispiel
die Vollblutprobe zunächst unter
Verwendung eines Puffers enthaltend 10.000 ppm Dodekylnatriumsulfat,
hämolysiert,
welches notwendig ist zum Lysieren von Erythrozyten, und dann der
Latexagglutination ausgesetzt.
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Etwa
20 Sekunden nachdem die Reaktion gestartet worden war, wurden 19 μl der Reaktionsmischung mit
950 μl einer
Hüllflüssigkeit
(0,3 g/l wässrige
Lösung
Natriumchlorid) in eine 51-fache Verdünnung gemischt, um eine Assayprobe
vorzubereiten.
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Desweiteren
wurde als Vergleichspunkt das Agglutinationsverhältnis (P/T) der Serumprobe
bestimmt, ohne dass Dodekylnatriumsulfat in dem Puffer und in der
Hüllflüssigkeit
enthalten war.
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Die
Ergebnisse werden unten gezeigt.
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Wie
oben gezeigt wurde bestätigt,
dass die Antigen-/Antikörper-Reaktion durch Interferenz
des Tensids in dem Stand der Technik-Beispiel inhibiert wurde, während die
Reaktion in der vorliegenden Erfindung nicht inhibiert und eine
genaue Bestimmung realisiert wurde.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann, durch Verdünnen
der Probe mit der das Tensid enthaltenden wässrigen Lösung, um Erythrozyten unmittelbar
vor der Messung zu lysieren, die Antigen-/Antikörper-Reaktion ohne Interferenz
durch das Tensid durchgeführt
werden und eine hochsensitive Messung durchgeführt werden.