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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
lytische Reagenzzusammensetzungen, Verdünnungsmittel und Verfahren
zur Verwendung für
die entweder manuelle oder automatische Messung der Gesamthämoglobinkonzentration
in einer Blutprobe und weiter zur Verwendung in Kombination mit
einem gleichzeitigen Zählen
der Leukozyten oder einem differentiellen Zählen von Leukozytensubpopulationen.
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DISKUSSION DES
STANDES DER TECHNIK
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Die Bestimmung des Gesamthämoglobins
zeigt das Sauerstoffaufnahmevermögen
von Vollblut an. Mehr als 300 abnormale Hämoglobine wurden durch die
Untersuchung von Patienten mit klinischen Symptomen und durch elektrophoretische
Studien einer klinisch normalen Population entdeckt. Viele dieser
Abnormalitäten
führen
zu klinischen Pathologien, die veränderte Hämoglobingehalte aufweisen,
oder zu Hämoglobin, das
eine veränderte
Sauerstoffbindungsfähigkeit
aufweist. Zu diesen Krankheiten gehören die Sichelzellanämie, sowohl
die α- als
auch die β-Thalassämie und
Hämoglobin
M.
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Die Fähigkeit zur Messung des Hämoglobins
(Hgb) in Blutproben ist ein wesentlicher Teil der diagnostischen
Analyse und ist ebenfalls wichtig zur Überwachung des Ansprechens
auf Therapien, die auf Krankheiten, die das Hämoglobin beeinflussen, gerichtet
sind und auf Therapien, die auf andere Krankheiten gerichtet sind,
die jedoch nachteilige Nebenwirkungen auf den Hämoglobingehalt haben können.
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Leukozyten in dem peripheralen Blut
normaler Personen setzen sich aus fünf Arten zusammen, das heißt aus Lymphozyten,
Monozyten, Neutrophilen, Eosinophilen und Basophilen. Die letztgenannten
drei Arten von Leukozyten werden gemeinsam als Granulozyten bezeichnet.
Unterschiedliche Arten von Leukozyten weisen unterschiedliche biologische
Funktionalitäten
auf. Das Zählen
und Differenzieren der unterschiedlichen Arten von Leukozyten in
einer Blutprobe liefert wertvolle Information für die klinische Diagnose. Zum
Beispiel tritt eine erhöhte
Monozytenzahl entweder während
der Genesungsdauer von Patienten auf, die an infektiösen Krankheiten
leiden, oder bei solchen Krankheiten, wie monozytische Leukämie, auf.
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Die Klassifikation und das Zählen von
Leukozyten wurde am häufigsten
durch das differentielle Zählverfahren
durchgeführt,
das ebenfalls als manuelles Verfahren bezeichnet wird. Automatische
Blutanalysatoren, die ein hämolytisches
Reagenz zur Lyse von Erythrozyten verwenden und eine nur Leukozyten
enthaltende Probe herstellen, werden ebenfalls gewöhnlich zum
Zählen
von Leukozyten verwendet. Die Probenmischung wird dann über ein
Impedanzverfahren analysiert. Es wurde eine kompliziertere Vorrichtung
entwickelt, die verschiedene Arten von Leukozyten (differentielles
Zählen),
einschließlich
Monozyten, Lymphozyten und Granulozyten, zählt. Idealerweise würde man
gerne in der Lage sein, mehrfache diagnostische Analysen in einem
einzigen automatisierten Schritt auszuführen, wie zum Beispiel die
Hämoglobinmessung
und das Zählen
der Leukozytenzahlen oder das differentielle Zählen der Leukozytensubpopulationen.
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Unter den vielen zur Hämoglobinbestimmung
gut bekannten Verfahren wurde das Cyanidhämoglobinverfahren vom International
Comittee for Standardization in Hematology als Standardverfahren
empfohlen. Die Modifikation dieses Verfahrens durch Matsubara und
Okuzono hat zu dessen breiten Verwendung in klinischen Laboratorien
geführt.
In diesem Verfahren wird das Eisenion der Hämgruppe in allen Hämoglobinformen
der roten Zellen durch Kaliumferricyanid zu Methämoglobin oxidiert. Dann wird
das Methämoglobin
mit einem Cyanidanion, das eine sehr hohe Affinität zu dem
Eisenion der Hämgruppe
aufweist, unter Bildung eines Cyanmethämoglobinchromogens komplexiert.
Dieses extrem stabile Chromogen weist eine maximale Absorption bei
540 nm auf, die durch UV Spektroskopie manuell gemessen wird.
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Trotz des stabilen Chromogens, das
durch das Standard-Cyanhämoglobinverfahren
und dessen modifizierten automatischen Verfahren gebildet wird,
hat jedoch der Reagenzienabfall aufgrund des verwendeten Kaliumcyanids
eine große
Umweltproblematik hervorgerufen. In den letzten zehn Jahren wurde
eine gewaltige Anstrengung unternommen, um automatisierte Hämoglobinanalyseverfahren
ohne die Verwendung von Cyanid zu entwickeln.
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Oshiro et al, Clin. Biochem. 1583
(1982), lehren die Verwendung eines Reagenz zur Hämoglobinanalyse,
das Natriumlaurylsulfat (SLS) und Triton® X-100
(ein nichtionisches grenzflächenaktives
Mittel) in einem neutralen pH-Wert (7,2) umfaßt. Das SLS wird zur Lyse der
Erythrozyten verwendet und es wird angenommen, dass es ferner einen
SLS-Hämoglobinkomplex
erzeugt, der eine maximale Absorption bei 539 nm und eine Schulter
bei 572 nm aufweist. Die Reaktion verläuft innerhalb von 5–10 Minuten
vollständig
und die Gesamthämoglobinmessung
ist quantitativ. Wie jedoch später
in dem US Patent Nr. 5,242,832 (für Sakata) erklärt wird, ist
es nicht möglich
mit Oshiros Verfahren mit der Hämoglobinmessung
gleichzeitig die Leukozyten zu analysieren.
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Das US Patent Nr. 5,242,832 (für Sakata)
offenbart ein cyanidfreies Lysereagenz zum Zählen der Leukozyten und zum
Messen der Hämoglobinkonzentration
in Blutproben. Das Lysereagenz umfaßt mindestens ein erstes grenzflächenaktives
Mittel, das ein quartäres
Ammoniumsalz ist, mindestens ein zweites grenzflächenaktives Mittel, das kationische
und amphotere grenzflächenaktive
Mittel umfaßt,
und mindestens einen Hämoglobinstabilisator,
der aus der Gruppe ausgewählt
ist, die Tiron, 8-Hydroxychinolin, Bipyridin, 1-10-Phenanthrolin, phenolische
Verbindungen, Bisphenol, Pyrazol und Derivate, sec-Phenyl 5-pyrazolon und Derivate, Phenyl-3-pyrazolon,
und Imidazol und dessen Derivate umfaßt. Sakata lehrt, dass die
Fraktionierung der Leukozyten in zwei oder drei Gruppen, einschließlich einem
Aggregat von Monozyten, Esosinophilen und Basophilen und einem Aggregat
von Neutrophilen, nur unter Verwendung von mindestens zwei grenzflächenaktiven Mitteln
und durch strenge Kontrolle der Konzentration des grenzflächenaktiven
Mittels ausgeführt
werden kann. Sakata lehrt ebenfalls, dass der bevorzugte pH-Wert
des Lysereagenz im Bereich von 5,0 bis 8,0 liegt. Beträgt der pH-Wert
3,0 oder weniger so nimmt die Beschädigung der Leukozyten zu, wodurch
die Messung der Leukozyten schwierig wird, und beträgt der pH-Wert
9,0 oder mehr, so verschlechtert sich die Stabilität des Hämoglobins
mit der Zeit.
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Die PCT/US95/02897 (Kim) offenbart
ein cyanidfreies Verfahren und ein Reagenz zur Hämoglobinbestimmung in einer
Vollblutprobe. Das Reagenz umfaßt
einen Liganden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Imidazol
und Derivaten, N-Hydroxyacetamid, H-Hydroxylamin, Pyridin, Oxazol,
Thiazol, Pyrazol, Pyrimidin, Purin, Chinolin und Isochinolin, und
ein grenzflächenaktives
Mittel mit einer großen
erythrolytischen Fähigkeit,
das aus der Gruppe ausgewählt
ist, bestehend aus Lauryldimethylaminoxid und Octylphenoxypolyethoxyethanol.
Das Analyseverfahren ist schnell und dauert weniger als 10 Sekunden.
Das Reagenz ist jedoch nur unter extrem alkalischer Bedingung bei
einem pH-Wert von
11 bis 14 wirksam. Zusätzlich
wird von Kim keine Fähigkeit
zum Zählen
der Leukozyten oder zum Differenzieren der Leukozytensubpopulationen
gelehrt.
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Keines der vorstehenden cyanidfreien
Verfahren zur Hämoglobinmessung
ist in der Lage gleichzeitig mit der Hämoglobinmessung die Monozyten-
und Gesamtgranulozytenzahlen zu liefern, beide Parameter sind jedoch
wertvolle Hilfsmittel für
die klinische Diagnose verschiedener Krankheiten. Es entsteht ein
Bedarf für ein
vielseitigeres Verfahren zur cyanidfreien Hämoglobinmessung und für ein multifunktionelles
Reagenz, das in der Lage ist, in einem einzigen automatisierten
Schritt mehrfache diagnostische Analysen durchzuführen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Im Hinblick auf die vorstehenden
Diskusionen besteht ein Ziel dieser Erfindung darin, eine cyanidfreie lytische
Reagenzzusammensetzung zur Messung der Gesamthämoglobinkonzentration, die
in einer Blutprobe vorhanden ist, zur Verfügung zu stellen.
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Die cyanidfreie lytische Reagenzzusammensetzung
umfaßt
eine wässrige
Lösung
von mindestens einem grenzflächenaktiven
Mittel in einer ausreichenden Menge, die befähigt, die Erythrozyten zu hämolysieren und
Hämoglobin
freizusetzen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus quartären Ammoniumsalzen,
Pyridiniumsalzen, Alkylsulfonsäure
oder Alkalimetallsalzen von Alkylsulfonaten, und organischen Phosphatestern
oder Alkalimetallsalzen organischer Phosphatester; und einem organischen
Liganden in einer ausreichenden Menge, um ein stabiles Chromogen
mit Hämoglobin
zu bilden, der ausgewählt
ist aus der Gruppe, bestehend aus Triazol und dessen Derivaten und
Tetrazol und dessen Derivaten. Die lytische Reagenzzusammensetzung
weist einen pH-Wert im Bereich von 1 bis 13 auf.
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In einem bevorzugten Verfahren wird
eine Kombination eines quartären
Ammoniumsalzes oder -salzen mit einem offenbarten organischen Liganden
dazu verwendet, die Messung der Gesamthämoglobinkonzentration und das
gleichzeitige Zählen
der Leukozytenzahlen in einer Blutprobe durch ein DC-Impedanzmessungsverfahren
zur Verfügung
zu stellen.
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In einem besonders bevorzugten Verfahren
wird eine Kombination aus einem quartären Ammoniumsalz oder -salzen
mit einem organischen Liganden, der mit der Leukozytendifferentialanalyse
verträglich
ist, dazu verwendet, die Messung der Gesamthämoglobinkonzentration, das
Zählen
der Leukozytenzahlen und das differentielle Zählen der Leukozytensubpopulationen
einer Blutprobe gleichzeitig zur Verfügung zu stellen, wobei die
Leukozyten in drei Subpopulationen differenziert werden, die Lymphozyten,
Monozyten und Granulozyten umfassen.
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Wie aus der nachfolgenden genauen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen klarer wird, ist
die Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik besonders vorteilhaft
darin, dass sie ein cyanidfreies lytisches Reagenz zur Hämoglobinmessung
in einem breiten pH-Wertbereich zur Verfügung stellt.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verwendung der lytischen Reagenzzusammensetzung
mit einem geeigneten Blutverdünnungsmittel
zur Messung der Hämoglobinkonzentration
von Blut oder in Kombination mit dem gleichzeitigen Zählen der
Leukozytenzahlen oder dem differentiellen Zählen der Leukozytensubpopulationen
zur Verfügung
zu stellen.
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In einem Aspekt umfaßt das Verfahren
das Verdünnen
einer Blutprobe mit einem geeigneten Blutverdünnungsmittel, das Mischen einer
ausreichenden Menge der lytischen Reagenzzusammensetzung mit der verdünnten Probe,
dann das photometrische Messen der Probe bezüglich der Hämoglobinkonzentration bei einer
vorher festgelegten Wellenlänge
und gleichzeitig das Zählen
der Leukozytenzahlen oder das differentielle Zählen der Leukozytensubpopulationen
auf einem Blutanalysator, der mit einer DC-Impedanzmessungsvorrichtung ausgestattet
ist.
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Die Erfindung und ihre verschiedenen
Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen,
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen besser verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die 1a und 1b sind die Absorptionsspektren
von Vollblutproben, die nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren,
unter Verwendung der lytischen Reagenzzusammensetzungen aus dem
Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, verarbeitet wurden (Vorschriften
1b und 1c).
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2 zeigt
eine Reihe von Absorptionsspektren einer Vollblutprobe, die nach
dem Verfahren von Beispiel 1, unter Verwendung der lytischen Reagenzzusammensetzung
der Vorschrift 1a, verarbeitet wurde. Es wurden insgesamt 12 Spektren
in zwölf
Stunden mit einem zeitlichen Abstand von einer Stunde erfasst.
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Die 3a und 3b zeigen die Spektren einer
Vollblutprobe, die nach dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren,
unter Verwendung der lytischen Reagenzzusammensetzung von Beispiel
2 und einer Phosphat-gepufferten Standardsalzlösung und einem handelsüblichen
Blutverdünnungsmittel,
mit COULTER® ISOTON® III als
Verdünnungsmittel,
behandelt wurden.
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Die 4a, 4b, 4c und 4d zeigen
die Histogramme der Leukozytensubpopulationsverteilung von vier Vollblutproben,
die unter Verwendung der lytischen Reagenzzusammensetzungen von
Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung auf einem handelsüblichen
Blutanalysator, COULTER COUNTER® Model
S-Plus N, erhalten wurden.
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Die 5a und 5b zeigen die Korrelationen
zwischen der Hämoglobinkonzentration
und den Leukozytenzahlen, die auf einem automatisierten handelsüblichen
Blutanalysator, COULTER® STKS, unter Verwendung
eines herkömmlichen
lytischen Reagenz, COULTER® LYSE S® III
diff, erhalten wurden und die Ergebnisse, die unter Verwendung einer
lytischen Reagenzzusammensetzung von Beispiel 3 (Vorschrift 3a)
der vorliegenden Erfindung auf demselben Gerät erhalten wurden.
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Die 6a und 6b zeigen die Korrelationen
zwischen der Hämoglobinkonzentration
und den Leukozytenzahlen, die auf einem automatisierten handelsüblichen
Blutanalysator, COULTER® STKS unter Verwendung
des COULTER® LYSE
S® III
diff lytischen Reagenz erhalten wurden, und die Ergebnisse, die
unter Verwendung einer lytischen Reagenzzusammensetzung von Beispiel
3 (Vorschrift 3b) der vorliegenden Erfindung auf demselben Gerät erhalten
wurden.
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Die 7a, 7b, 7c, 7d und 7e zeigen die Korrelationen
zwischen den Leukozytenzahlen, der differentiellen Leukozytenzählung und
der Hämoglobinkonzentration,
die auf einem COULTER COUNTER® Modell S-Plus IV erhalten
wurden, und die Ergebnisse, die unter Verwendung einer lytischen
Reagenzzusammensetzung (Vorschrift 4a und das Verdünnungsmittel)
von Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung auf demselben handelsüblichen
Gerät erhalten
wurden.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im allgemeinen ist es für die photometrische
Messung der Gesamthämoglobinkonzentration
in einer Blutprobe notwendig, die Erythrozyten zu lysieren und das
Hämoglobin
unter Verwendung eines hämolytischen
Reagenz freizusetzen, dann das Hämoglobin
in ein stabiles Chromogen umzuwandeln, das nachgewiesen werden kann
und durch UV-Spektroskopie
bei einer vorher festgelegten Wellelänge gemessen werden kann. Damit
die Messung quantitativ und genau ist, muß das gebildete Chromogen stabil
sein, zumindest in dem Zeitrahmen der Messung. Die Lyse der Erythrozyten
kann durch saures Lysieren, osmotisches Lysieren und durch die Verwendung
verschiedener natürlicher
und synthetischer grenzflächenaktiver
Mittel erreicht werden. Das freigesetzte Hämoglobin umfaßt verschiedene
Formen, wie zum Beispiel Oxyhämoglobin,
Desoxyhämoglobin,
Methämoglobin,
Carboxyhämoglobin
und so weiter.
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Das wirkungsvollste Verfahren zur
Umwandlung von Hämoglobin
in ein stabiles Chromogen besteht darin, einen Liganden zur Verfügung zu
stellen, der eine hohe Affinität
zu dem Hämeisen
aufweist, um einen stabilen Hämoglobinkomplex
zu bilden. Dies wurde erfolgreich durch das Cyanmethämoglobinverfahren
gezeigt, bei dem das Cyanidanion eine extrem hohe Affinität zu dem
Hämeisen
aufweist. Die Ausdrücke
Hämoglobinkomplex
und Hämoglobinchromogen
werden in diesem Zusammenhang untereinander austauschbar verwendet.
Normalerweise ist das gebildete Hämoglobinchromogen in Abwesenheit
eines Liganden mit hoher Affinität
nicht sehr stabil. Seine Absorption variiert und zerfällt in den
meisten Fällen
mit der Zeit. Unter dieser Bedingung ist das Analyseverfahren unzuverlässig, sogar
wenn die Kinetik der Zersetzungsreaktion gut überwacht und korrigiert wird,
weil das Chromogen auf die Umgebung, wie zum Beispiel die Temperatur
und die Probenpräparationsbedingungen
usw., sehr empfindlich sein könnte.
Wird ein geeigneter Hämoglobinligand zur
Verfügung
gestellt, so kann die Hämoglobinumsetzung
quantitativ sein und die Zuverlässigkeit
des Analyseverfahrens wird durch die Stabilität des gebildeten Hämoglobinkomplexes
sichergestellt.
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Die Auswahl eines Liganden hängt von
der auszuführenden
Analyse ab, wie zum Beispiel nur die Hämoglobinmessung oder eine mehrfache
diagnostische Analyse, wie zum Beispiel das Zählen der Leukozytenzahlen oder
das differentielle Zählen
der Leukozytensubpopulationen in Kombination mit der Hämoglobinmessung.
Ein Ligand, der für
die Hämoglobinmessung
perfekt ist, könnte,
wenn der Ligand mit den anderen Analysen nicht verträglich ist,
für spätere Anwendungen
nicht geeignet sein. Die Lehre eines Beispiels von Sakata (in der
US 5,242,832 ) besteht darin,
dass das zum Lysieren von Erythrozyten und zur Bildung des Hgb-SLS Chromogens
verwendete SLS nicht zur Leukozytenmessung verwendet werden kann.
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Die vorliegende Erfindung richtet
sich auf eine cyanidfreie lytische Reagenzzusammensetzung zur Messung
der in einer Blutprobe vorhandenen Gesamthämoglobinkonzentration, oder
in Kombination mit einem gleichzeitigen Zählen der Leukozytenzahlen oder
dem differentiellen Zählen
der Leukozytensubpopulationen. Die cyanidfreie lytische Reagenzzusammensetzung
umfaßt
eine wässrige
Lösung
von:
- (i) mindestens einem grenzflächenaktiven
Mittel in einer ausreichenden Menge, die in befähigt, Erythroyzten zu hämolysieren
und Hämoglobin
freizusetzen, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus quartären Ammoniumsalzen, dargestellt
durch folgende Molekularstruktur:
worin R1 eine
Alkyl-, Alkenyl oder Alkynylgruppe mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen
ist; R2, R3 und
R4 Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
sind und X– Chlorid-
und Bromidanionen ist;
Pyridiniumsalzen, dargestellt durch
folgende Molekularstruktur: worin n eine ganze Zahl von
7 bis 12 ist und X– eine anionische Gruppe
ist;
Alkylsulfonsäure
oder Alkalimetallsalzen von Alkylsulfonaten;
organischen Phosphatestern
oder Alkalimetallsalzen von organischen Phosphatestern;
- (II) einem organischen Liganden in einer ausreichenden Menge,
um ein stabiles Chromogen mit Hämoglobin
zu bilden, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus
- (a) Triazol, wie zum Beispiel 1,2,3-Triazol und 1,2,4-Triazol
und Triazolderivaten, wie zum Beispiel 1,2,4-Triazol-3-thiol, 1,2,4-Triazolnatriumderivat,
Triazoldicarbonsäure
und heterocyclische Derivate von Triazol; und
- (b) Tetrazol und dessen Derivate, wie zum Beispiel 5-Aminotetrazol
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Der pH-Wert der lytischen Reagenzzusammensetzung
liegt im Bereich von 1 bis 13.
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Unter den hämolytischen grenzflächenaktiven
Mitteln werden quartäre
Ammoniumsalze besonders bevorzugt. Die Konzentration des grenzflächenaktiven
Mittels in der lytischen Reagenzzusammensetzung muß in einer
Menge vorhanden sein, die ausreicht, um die Erythrozyten zu lysieren
und das Hämoglobin
freizusetzen, während
die Leukozytenkernvolumina erhalten bleiben. Zum Zählen der
Leukozyten braucht man die Leukozytenmembran nicht intakt zu lassen.
Im allgemeinen sind unter Verwendung der in der lytischen Reagenzzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung vorstehend beschriebenen hämolytischen
grenzflächenaktiven
Mittel die Leukozytenmembranen teilweise lysiert, wenn die Erythrozyten
vollständig
lysiert und zerstört
sind. Es sind die übrig
bleibenden Kerne der Leukozyten, die das Zählen der Leukozytenzahlen und
die Differenzierung der Leukozytensubpopulationen in Lymphozyten,
Monozyten und Granulozyten unter Verwendung des DC-Impedanzverfahrens
ermöglichen.
Die Konzentration der grenzflächenaktiven
Mittel in der lytischen Reagenzzusammensetzung liegen im Bereich
von 2 g/l bis 250 g/l, vorzugsweise von 4 g/l bis 80 g/l.
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Die Konzentration des organischen
Liganden in der lytischen Reagenzzusammensetzung muß ausreichend
sein, um ein stabiles Hämoglobinchromogen
zu bilden. Die Konzentration variiert mit der Art des Liganden,
in Abhängigkeit
von der Affinität
des Liganden zu Hämoglobin.
Im allgemeinen könnte
das gebildete Hämoglobinchromogen
instabil sein, wenn die Menge an Ligand in der lytischen Reagenzzusammensetzung nicht
ausreicht. Es wurde festgestellt, dass die Konzentration des organischen
Liganden in der lytischen Reagenzzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung in einem breiten Bereich von 1 g/l bis 30 g/l, vorzugsweise von
3 g/l bis 15 g/l wirksam ist.
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Die Konzentrationen der chemischen
Bestandteile in der lytischen Reagenzzusammensetzung sind die Konzentrationen
unter den Bedingungen, bei denen die Hämoglobin- und Leukozytenmessungen
unter Verwendung eines geeigneten Blutverdünnungsmittels für die Bequemlichkeit
der Verwendung herkömmlicher Blutanalysatoren,
ausgeführt
werden. Die Konzentrationen de chemischen Bestandteile kann jedoch,
abhängig
von dem Volumenverhältnis
zwischen der lytischen Reagenzzusammensetzung und dem Verdünnungsmittel,
verändert
werden.
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Überdies
kann man, falls ein Gerät
eine einzige lytische Reagenzzusammensetzung ohne vorherige Verdünnung durch
ein Blutverdünnungsmittel
anwendet, die Konzentrationen der chemischen Bestandteile der lytischen
Reagenzzusammensetzung verringern und die Leitfähigkeit der lytischen Reagenzzusammensetzung
anpassen, wodurch deren Verwendung für Impedanzmesungen ermöglicht wird.
Die Leitfähigkeit
kann durch Zugabe geeigneter Mengen an Alkalimetallsalzen angepasst
werden. Bei dieser Art des Verfahrens mit einem einzelnen Reagenz
sollten die Konzentrationen der chemischen Bestandteile der lytischen
Reagenzzusammensetzung dieselben sein, wie die Konzentrationen,
die in der Probenendmischung der vorliegenden Erfindung enthalten
sind, die sowohl ein Verdünnungsmittel,
als auch eine lytische Reagenzzusammensetzung enthält.
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Ebenfalls können optionale Zusatzstoffe
in der lytischen Reagenzzusammensetzung in Konzentrationen enthalten
sein, so dass ihr Vorhandensein mit den primären funktionellen Komponenten
der lytischen Reagenzzusammensetzung verträglich ist. Unter diesen Zusatzstoffen
sind Konservierungsmittel, die der Oxidation entgegenwirkende Eigenschaften
aufweisen, um die Lagerbeständigkeit
der Zusammensetzung zu erhöhen,
und die antimikrobielle Eigenschaften aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls
auf ein Verfahren zur Verwendung der vorstehend beschriebenen cyanidfreien
lytischen Reagenzzusammensetzung für die Messung der in einer
Blutprobe vorhandenen Gesamthämoglobinkonzentration
oder in Kombination mit einem gleichzeitigen Zählen der Leukozytenzahlen oder
dem differentiellen Zählen
der Leukozytensubpopulationen gerichtet.
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Eine antikoagulierte Blutprobe wird
durch ein geeignetes Blutverdünnungsmittel
verdünnt,
dann wird eine ausreichende Menge der vorstehend beschriebenen lytischen
Reagenzzusammensetzung mit der verdünnten Probe durch manuelles
oder mechanisches Mischen gemischt. Das Verdünnungsverhältnis des Bluts geht von ungefähr 125 :
1 bis ungefähr
500 : 1, in Bezug auf das gesamte Reagenzvolumens gegen Blut. Die Probenmischung
wird 8 bis 60 Sekunden nach der Zugabe der lytischen Reagenzzusammensetzung
entweder auf einem UV Spektrometer oder auf einem automatisierten
Blutanalysator, der mit einem UV Detektor ausgestattet ist, bei
einer vorher festgelegten Absorptionswellenlänge für die Gesamthämoglobinmessung
gemessen. Die Probenmischung kenn ebenfalls in einen Blutanalysator
eingeführt
werden, der mit einem UV Detektor und einer DC-Impedanzmessungsvonichtung
ausgestattet ist, um die Hämoglobinkonzentration
der Blutprobe zu messen und die Leukozytenzahlen zu zählen oder
um weiterhin die Leukozytensubpopulationen, basierend auf dem erhaltenen
Populationsverteilungshistogramm, zu differenzieren. In dem letzteren
Fall werden die Leukozyten in drei Subpopulationen, einschließlich Lymphozyten,
Monozyten und Granulozyten, differenziert.
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Die Nachweisverfahren, die für das Zählen der
Leukozyten durch einen Blutanalysator, der mit einer DC-Impedanzmessungsvorrichtung
ausgestattet ist, verwendet werden, sind allgemein in dem US Patent
Nr. 2,656,508 (für
Wallace H. Coulter) beschrieben, auf dessen Offenbarungsgehalt hier
vollumfänglich
Bezug genommen wird. Das Verfahren zur Differenzierung der Leukozytensubpopulationen,
unter Verwendung der DC-Impedanzmessung,
wird in den US Patenten mit den Nummern 4,485,175 und 4,528,274
beschrieben.
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Die vorstehend beschriebenen organischen
Liganden, wie zum Beispiel Triazol und Melamin, bilden nicht nur
mit Hämoglobin
stabile Chromogene, sondern stabiliseren auch die Leukozyten in
der behandelten Probenmischung. Dieser Leukozytenstabilisierungseffekt
verhindert ein Überlysieren
der Leukozyten und eine Kernschrumpfung, erleichtert die auf ihren
Kernvolumina basierende Trennung der Leukozytensubpopulationen und
macht die Differentiation der Leukozyten in drei Subpopulationen
mit einem breiten pH-Wertebereich möglich. Beispiel 4 erläutert solche
erfolgreichen Beispiele, die Leukozytenstabilisatorliganden in den
lytischen Reagenzzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwenden.
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Im allgemeinen ist die lytische Reagenzzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung, die die vorstehend beschriebenen organische
Liganden und grenzflächenaktiven
Mittel umfaßt,
befähigt,
die Gesamthämoglobinkonzentration
einer Blutprobe in einem sehr breiten pH-Wertbereich zu messen. Vorzugsweise
wird eine Kombination eines quartären Ammoniumsalzes oder -salze
mit irgendeinem der organischen Liganden verwendet, um die gleichzeitige
Messung der Gesamthämoglobinkonzentration
und das Zählen
der Leukozytenzahlen in einer Blutprobe durch ein DC-Impedanzmessungsverfahren
zu liefern.
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Besonders bevorzugt wird eine Kombination
eines quartären
Ammoniumsalzes oder -salze mit einem organischen Liganden, der mit
der differentiellen Leukozytenanalyse verträglich ist, verwendet, um gleichzeitig die
Messung der Gesamthämoglobinkonzentration,
das Zählen
der Leukozytenzahlen und das differentielle Zählen der Leukozytensubpopulationen
einer Blutprobe zu liefern. In dem am meisten bevorzugten Verfahren werden
die Leukozyten in drei Subpopulationen, einschließlich Lymphozyten,
Monozyten und Granulozyten, differenziert.
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Die cyanidfreie lytische Reagenzzusammensetzung
und das Verfahren für
deren Verwendung liefern im Vergleich zu den Verfahren der Hämoglobinmessung
aus dem Stand der Technik mehrere Vorteile. Die vorliegende Erfindung
erlaubt eine genaue Messung der Hämoglobinkonzentration einer
Blutprobe in Abwesenheit von Cyanid, zusammen mit einer Bestimmung
der Gesamtleukozytenzahlen oder der Differenzierung der Leukozytensubpopulationen
in Lymphozyten, Monozyten und Granulozyten. Die lytische Reagenzzusammensetzung
wandelt das, in einer Blutprobe vorhandene Hämoglobin, während ungefähr von 8 Sekunden bis 60 Sekunden,
in Abhängigkeit
von dem verwendeten organischen Liganden und dem Verdünnungsmittel,
schnell in ein stabiles Chromogen um, wodurch eine schnelle automatische
Analyse gestattet wird. Das einmal gebildete Hämoglobinchromogen ist während der
Zeit der Messung stabil.
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2 zeigt
eine Reihe von Absorptionsspektren einer Blutprobe, die nach dem
Verfahren von Beispiel 1 verarbeitet wurde, wobei die lytische Reagenzzusammensetzung
von Vorschrift 1a verwendet wurde, die Tetrazol als den Hämoglobinliganden
und COULTER® ISOTON® II
(ein handelsübliches
Blutverdünnungsmittel) als
das Verdünnungsmittel
enthielt. 2 veranschaulicht
insgesamt 12 Spektren, die von 12 Sekunden bis 12 Stunden nach der
Zugabe der lytischen Reagenzzusammensetzung mit einem zeitlichen
Abstand von einer Stunde erfasst wurden. Die Spektren des Hgb-Tetrazol
Chromogens sind sehr stabil und zeigen keine Verschiebung oder Zerfall
während
der Zeitdauer der Datenerfassung über zwölf Stunden.
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Die Art eines spezifischen Hämoglobinchromogens
hängt von
dem organischen Liganden ab, der in der lytischen Reagenzzusammensetzung
verwendet wird. Die meisten Chromogene, die durch die Behandlung
der Blutprobe mit der lytischen Reagenzzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung unter Verwendung der vorstehend beschriebenen organischen
Liganden gebildet werden, haben ihre maximale Absorptionen zwischen
510 nm und 560 nm. Daher können
die Chromogene durch die meisten handelsüblichen Blutanalysatoren unter
Einbeziehung des Absorptionskoeffizienten des spezifischen Chromogens
gemessen werden.
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Die lytische Reagenzzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung kann mit vielen geeigneten Blutverdünnungsmitteln
verwendet werden. 3 zeigt die Spektren
einer Vollblutprobe, die mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren
behandelt worden ist, wobei die lytische Reagenzzusammensetzung,
die Tetrazol (Beispiel 2) enthielt, verwendet wurde und die Phosphat-gepufferte
Standardsalzlösung
und ein handelsübliches
Blutverdünnungsmittel,
mit COULTER® ISOTON® III
als die Verdünnungsmittel,
verwendet wurden. Mit beiden Verdünnungsmitteln bildet sich im
wesentlichen dasselbe Hämoglobinchromogen,
das bei 540 nm gemessen werden kann.
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Im Gegensatz zu den früheren Reagenzien
weist die lytische Reagenzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
einen breiten pH-Wertbereich von 1 bis 13 auf. Dies erweitert den
Umfang der Chemikalien, die als Hämoglobinligand verwendet werden
können.
Zum Beispiel bildet das Kaliumsalz der Oxonsäure mit Hämoglobin ein stabiles Chromogen,
das bei 538 nm eine starke Absorption aufweist. Das Kaliumsalz der Oxonsäure ist
jedoch nur in Wasser bei einem niedrigen pH-Wert, der geringer als
pH-Wert 3 ist, leicht löslich. Die
vorherigen neutralen und alkalischen Reagenzien schließen die
Verwendung dieser Chemikalie für
die Hämoglobinmessung
aus. Sakata lehrt in dem US Patent Nr. 5,242,832, dass bei einem
pH-Wert von 3,0 oder weniger die Beschädigung der Leukozyten zunimmt,
wodurch die Messung der Leukozyten schwierig gemacht wird. 4 zeigt die Histogramme der Leukozytensubpopulationsverteilung,
die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung
einer lytischen Reagenzzusammensetzung von Beispiel 4 erhalten wurden,
die 0,5% Kaliumsalz der Oxonsäure
enthält
und einen pH-Wert von 2,3 und COULTER® ISOTON® III als
das Verdünnungsmittel
aufweist. Wie durch die 4c und 4d veranschaulicht wird,
werden die Leukozyten deutlich in Lymphozyten, Monozyten und Granulozyten
differenziert. 6b zeigt
eine ausgezeichnete lineare Korrelation zwischen den Leukozytenzahlen,
die auf einem handelsüblichen
automatisierten Blutanalysator, COULTER® STKS,
erhalten wurden und den Ergebnissen, die unter Verwendung von einer
der lytischen Reagenzzusammensetzungen von Beispiel 3 (Vorschrift
3b) auf demselben Gerät
erhalten wurden, wobei der pH-Wert der lytischen Reagenzzusammensetzung
nur 1,67 beträgt.
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Die lytische Reagenzzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung und das Verfahren für deren Verwendung liefert
eine genaue Hämoglobinmessung,
eine genaue Zählung
der Leukozyten und differentielles Zählen der Leukozytensubpopulationen.
Die 5a und 6a zeigen eine ausgezeichnete
lineare Korrelation zwischen den Hämoglobinkonzentrationen, die
auf einem COULTER® STKS unter Verwendung
eines herkömmlichen
lytischen Reagenz erhalten wurden, und den Hämoglobinkonzentrationen, die
unter Verwendung der lytischen Reagenzzusammensetzungen von Beispiel
3 (Vorschrift 3a und 3b) erhalten wurden. Die 5b und 6b veranschaulichen
die ausgezeichnete Korrelation zwischen der Leukozytenzählung, die
auf einem COULTER® STKS erhalten wurde,
und den Ergebnissen, die unter Verwendung von Vorschrift 3a und
3b auf demselben Gerät
erhalten wurden.
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Die lytische Reagenzzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung liefert eine genaue Hämoglobinmessung in Gegenwart
gewöhnlicher
störender
Materialien. Es wurden insgesamt 72 Vollblutproben unter Verwendung
der Vorschrift 3a von Beispiel 3 auf einem COIULTER® STKS
analysiert. 70% der Proben sind klinische Proben, die verschiedene
Krankheiten umfassten, wie zum Beispiel Sichelzellkrise und Hepatitis
C. Es ist bekannt, dass diese abnormalen Blute abnormale Hämoglobine
und Störmaterialien
für die
Hämoglobinmessung
enthalten. Die Messergebnisse unter Verwendung der lytischen Reagenzzusammensetzung
und dem Verfahren der vorliegenden Erfindung korrelieren jedoch
ausgezeichnet mit dem herkömmlichen
Cyanid Hgb-Verfahren, wie durch die 5 und 6 veranschaulicht wird, wodurch gezeigt
wird, dass die Gesamthämoglobinkonzentration
der verschiedenen klinischen Proben durch Verwendung der lytischen
Reagenzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung gemessen werden
kann.
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Die folgenden Beispiele erläutern die
Erfindung und sollen in keiner Weise derart ausgelegt werden, dass
sie den Umfang der Erfindung, so wie er in den Ansprüchen definiert
ist, beschränken.
Es versteht sich, dass offenbarungsgemäß verschiedene andere Bestandteile
und Verhältnisse
verwendet werden können.
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Beispiel 1
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Es wurden die Reagenzien der folgenden
Zusammensetzungen hergestellt. Vorschrift
1a
Tetrazol | 5,0
g |
Tetradecyltrimethylammoniumbromid | 15,0
g |
auf
1 Liter angepasstes destilliertes Wasser | |
pH-Wert | 2,77 |
Vorschrift
1b
Tetrazol | 10,0
g |
Dodecyltrimethylammoniumchlorid
(50%ige Lösung) | 35,0
ml |
Tetradecyltrimethylammoniumbromid | 3,5
g |
auf
1 Liter angepasstes destilliertes Wasser | |
pH-Wert | 6,19 |
Vorschrift
1c
Chinaldinsäure | 5,0
g |
Dodecyltrimethylammoniumchlorid
(50%ige Lösung) | 50,0
ml |
auf
1 Liter angepasstes destilliertes Wasser | |
pH-Wert | 2,55 |
Vorschrift
1d
Melamin | 5,0
g |
Tetradecyltrimethylammoniumbromid | 3,6
g |
Dodecyltrimethylammoniumchlorid
(50%ige Lösung) | 36,0
ml |
auf
1 Liter angepasstes destilliertes Wasser | |
pH-Wert | 4,55 |
Vorschrift
1e
Tetrazol | 5,0
g |
Chemfac
NB-104 (Komplex-Phosphatester, hergestellt von Chemax, Inc.) | 30,0
g |
auf
1 Liter angepasstes destilliertes Wasser | |
pH-Wert | 7,11 |
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11,6 μl einer Vollblutprobe wurden
mit 2500 μl
ISOTON® II
verdünnt,
dann wurden 403 μl
von einer der vorstehenden lytischen Reagenzzusammensetzungen manuell
mit der vorher verdünnten
Probe gemischt. Das Absorptionsspektrum der Probe wurde dann sofort
auf einem Beckman DU 7500 Spektrophotometer gemessen. Die 1a bis 1b zeigen die Spektren der Blutproben,
die entsprechend dem vorstehenden Verfahren unter Verwendung der
Vorschriften 1b und 1c behandelt worden sind. 2 zeigt insgesamt zwölf Spektren, die von einer
Blutprobe erhalten wurden, die entsprechend dem vorstehenden Verfahren
unter Verwendung der Vorschrift 1a verarbeitet worden ist. Die Spektren
wurden von 12 Sekunden bis 12 Stunden nach der Zugabe der lytischen
Reagenzzusammensetzung mit einem zeitlichen Abstand von einer Stunde
erfasst.
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Beispiel 2
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Es wurde ein Reagenz mit der folgenden
Zusammensetzung hergestellt.
Tetrazol | 5,0
g |
Dodecyltrimethylammoniumchlorid
(50%ige Lösung) | 36,0
ml |
Tetradecylammoniumbromid | 3,6
g |
destilliertes
Wasser | 1
Liter |
pH-Wert | 2,73 |
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11,6 μl einer Vollblutprobe wurden
mit 2500 μl
eines Blutverdünnungsmittels
verdünnt,
dann wurden 403 μl
der vorstehenden Vorschrift manuell mit der vorher verdünnten Probe
gemischt. Das Absorptionsspektrum der Probe wurde dann sofort auf
einem Beckman DU 7500 Spektrophotometer gemessen. Für die Hämoglobinmessung
wurden fünf
handelsübliche
Blutverdünnungsmittel
verwendet, das heißt
COULTER® ISOTON® III,
COULTER® ISOTON® II,
Technicon H*TM Systems RBC DIL (ein handelsübliches
Produkt von Technicon Instruments Corp.), die Phosphat-gepufferte
Standardsalzlösung
und die Natriumchlorid Standardsalzlösung. Das gebildete Chromogen
weist einen maximalen Absorptionspeak bei ungefähr 540 nm mit einer Schulter
bei ungefähr
565 nm auf. Die maximale Absorption des Chromogen unterscheidet
sich nur schwach bei der Verwendung von verschiedenen Verdünnungsmitteln,
das heißt
540 nm mit ISOTON® III,
539 nm mit ISOTON® II,
Technicon H*TM Systems RBC DIL und der Phosphat-gepufferten
Standardsalzlösung
und 538 nm mit der Natriumchlorid Standardsalzlösung. Das Chromogen bildete
sich sofort nach der Reaktion der vorstehenden lytischen Reagenzzusammensetzungen,
in von 8 Sekunden bis ungefähr
35 Sekunden in Abhängigkeit
von dem verwendeten Blutverdünnungsmittel. 3 zeigt die Spektren, die nach dem vorstehenden
Verfahren erhalten wurden, unter Verwendung der Phosphat-gepufferten
Standardsalzlösung
und ISOTON® III
als Verdünnungsmittel.
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Beispiel 3
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Es wurden die Reagenzien der folgenden
Zusammensetzungen hergestellt. Vorschrift
3a
Tetrazol | 5,0
g |
Tetradecyltrimethylammoniumbromid | 15,0
g |
auf
1 Liter angepasstes destilliertes Wasser | |
pH-Wert | 12,06 |
Vorschrift
3b
Anilin-2-sulfonsäure | 5,0
g |
Tetradecyltrimethylammoniumbromid | 10,0
g |
Ketyltrimethylammoniumbromid | 4,0
g |
destilliertes
Wasser | 1
Liter |
pH-Wert | 1,67 |
Vorschrift
3c
Chinaldinsäure | 5,0
g |
Dodecyltrimethylammoniumchlorid
(50%ige Lösung) | 40,0
ml |
destilliertes
Wasser | 1
Liter |
pH-Wert | 2,58 |
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Ungefähr 70 Blutproben, deren Hämoglobinkonzentration
im Bereich von 6 bis 17 g/dl lagen und deren Leukozytenzahl im Bereich
von 1000/μl
bis 40000/μl
lag, wurden auf einem kalibrierten COULTER® STKS
Gerät bei
einer Standard Gerätekonfiguration
gemessen, mit der Ausnahme, dass das lytische Reagenz, das LYSE
S® III
diff durch die vorstehenden Formulierungen ersetzt worden ist. Für jede Vorschrift
waren ungefähr die
Hälfte
der Proben klinische Proben, die verschiedene Krankheiten umfassten.
Im Falle der Vorschrift 3a waren 70% der Proben klinische Proben. 5 zeigt die Korrelationen zwischen der
Hämoglobinkonzentration und
den Leukozytenzahlen (aufgezeichnet als WBC in 103/μl), die unter
Verwendung des Referenzreagenz LYSE S® III
diff erhalten wurden, und die Ergebnisse, die unter Verwendung der
Vorschrift 3a auf demselben Gerät
erhalten wurden. 6 zeigt die Korrelationen
zwischen der Hämoglobinkonzentration
und den Leukozytenzahlen, die unter Verwendung des lytischen Reagenz
LYSE S® III
diff erhalten wurden, und die Ergebnisse, die unter Verwendung der
Vorschrift 3b auf demselben Gerät
erhalten wurden.
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Die 5 und 6 zeigen zwischen den lytischen Reagenzzusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung und dem herkömmlichen Cyanid enthaltenden
lysierenden Reagenz ausgezeichnete lineare Korrelationen in der
Hämoglobinkonzentration
und den WBC-Messungen.
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Beispiel 4
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Es wurden die Reagenzien der folgenden
Zusammensetzungen hergestellt. Lytisches Reagenz Vorschrift
4a
Triazol | 10,0
g |
Dodecyltrimethylammoniumchlorid
(50%ige Lösung) | 35,0
ml |
Tetradecyltrimethylammoniumbromid | 3,5
g |
auf
1 Liter angepasstes destilliertes Wasser | |
pH-Wert | 6,39 |
Vorschrift
4b
Kaliumsalz
der Oxonsäure | 5,0
g |
Dodecyltrimethylammoniumchlorid
(50%ige Lösung) | 35,0
ml |
Tetradecyltrimethylammoniumbromid | 3,5
g |
auf
1 Liter angepasstes destilliertes Wasser | |
der
pH-Wert wurde mit HCl auf 2,3 eingestellt | |
Verdünnungsmittel
Natriumsulfat | 9,7
g |
Natriumchlorid | 4,0
g |
auf
1 Liter angepasstes destilliertes Wasser | |
der
pH-Wert wurde mit 1%iger NaOH auf 7,14 eingestellt | |
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85 Blutproben, deren Hämoglobinkonzentration
im Bereich von 6 bis ungefähr
17 g/dl lagen und deren Leukozytenzahl im Bereich von 1500/μl bis 45000/μl lag, wurden
auf einem kalibrierten COULTER COUNTER® Modell
S-Plus IV bei einer Standard Gerätekonfiguration
gemessen, wobei die Referenzreagenzien, LYSE S® III
diff und ISOTON® III
verwendet wurden. Dann wurden dieselben Proben nochmals auf demselben
Gerät analysiert,
mit der Ausnahme, dass das lytische Reagenz, LYSE S® III
diff durch die vorstehenden lytischen Reagenzzusammensetzung ersetzt
wurde und ISOTON® III durch das vorstehende
Verdünnungsmittel
ersetzt wurde. 4 zeigt die Histogramme
der Leukozytensubpopulationsverteilung von 4 dieser Blutproben,
die auf dem COULTER COUNTER® Modell S-Plus IV erhalten
wurden. Die 4a und 4b wurden unter Verwendung der
Vorschrift 4a und dem vorstehenden Verdünnungsmittel erhalten, wobei 4a ein Histogramm von einem normalen
Blut zeigt und 4b ein
Histogramm von einem Blut mit vermehrten Monozyten zeigt. Die 4c und 4d wurden unter Verwendung der Vorschrift
4b und ISOTON® III
erhalten, wobei 4c ein
Histogramm von normalem Blut zeigt und 4d ein Histogramm von einer klinischen
Probe mit mehr als 90% Granulozyten zeigt. Die 7a bis 7e zeigen
die Korrelationen zwischen der Anzahl der Leukozyten (aufgezeichnet
als WBC in 103/μl, 7a), der Lymphozyten % (7b), der Monozyten % (7c), der Granulozyten % (7d) und der Hämoglobinkonzentration (7e), die unter Verwendung
der Referenzreagenzien erhalten wurden und diejenigen, die unter
Verwendung der Vorschrift 4a und dem vorstehenden Verdünnungsmittel
erhalten wurden. Die Korrelationskoeffizienten, so wie die Steigungen
und Achsenabschnitte der Regressionslinien zeigen ausgezeichnete
lineare Korrelationen für
die Hämoglobinkonzentration,
WBC, Lymphozyten % und Granulozyten % und eine gute Korrelation
für Monozyten
%.