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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen neuen Dipstick-Test zum Nachweis
und zur Quantifizierung eines Analytengehalts in einer Probe. Der
Test ist besonders brauchbar beispielsweise bei der Diagnose und
der Überwachung
von Alkoholismus durch den Nachweis von Asialotransferrin oder Kohlenhydrat-freiem
Transferrin (CFT).
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Viele
biologische Proteine liegen in zwei oder mehr varianten Formen vor,
die sich häufig
im Grad der Glykosylierung des Proteins oder in der Kohlenhydratzusammensetzung
per se unterscheiden. Andere Variationsformen können mit dem Lipidgehalt oder
der Zusammensetzung des Moleküls,
oder sogar mit Unterschieden der Primär-, Sekundär- oder Tertiärstrukturen
des Proteins gegeben sein. Die relativen Konzentrationen solcher
Varianten in einem bestimmten Körpergewebe
oder einer Körperflüssigkeit
sind im Allgemeinen konstant, können
aber bei bestimmten Krankheiten oder krankhaften Zuständen oder
als Ergebnis anderer störender
Einflüsse auf
den Körper
gestört
sein. Beispielsweise ist bekannt, dass das Verhältnis von glykosylierten zu nicht-glykosylierten
Hämoglobinen
im Serum von Patienten, die an Diabetes leiden, erhöht ist.
In ähnlicher
Weise können
einige Strukturproteine, beispielsweise Myoglobine, in unterschiedlichen
Organen geringe strukturelle Unterschiede aufweisen und nach einer
Zellschädigung
durch Krankheit oder Verletzung in den Blutstrom freigesetzt werden.
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Somit
kann durch Messen der Konzentrationen verschiedener Varianten eines
Proteins im Blut oder einer Körperflüssigkeit
von Interesse eine Diagnose oder Beurteilung einer Krankheit oder
eines zellulären
Schadens getroffen werden.
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Serum-Transferrin
ist ein Glykoprotein mit einem Molekulargewicht von etwa 80 kD,
das eine einzelne Polypeptidkette mit zwei N-verknüpften Polysaccharidketten
umfasst. Diese Polysaccharidketten sind verzweigt und jede Kette
kann in entweder zwei oder drei Antennen enden, von denen jede endständige Sialinsäurereste
aufweist.
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Wong
und Regoeczi berichteten in Int. J. Peptide Res. (1977) 9:241-248,
dass menschliches Transferrin natürlicherweise heterogen war
und in varianten Formen mit unterschiedlichen Sialysierungsgraden
auftrat. Bis vor kurzem nahm man im Allgemeinen an, es gäbe sechs
solcher Varianten, die Pentasialo-, Tetrasialo-, Trisialo-, Disialo-,
Monosialo- und Asialotransferrine.
Viele Forscher, die auf dem Gebiet der chromatographischen Analyse
von Transferrinen arbeiten, berichteten jedoch, dass die Konzentrationen
von Monosialotransferrin sehr niedrig sind.
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Die
Asialo-, Monosialo-, Disialo- und Trisialovarianten werden in Fachkreisen
oft kollektiv als Kohlenhydrat-defizientes Transferrin oder CDT
bezeichnet.
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Beim
normalen gesunden Individuum scheint die Tetrasialovariante zu überwiegen;
jedoch wurde berichtet, dass die Asialo-, Monosialo-, Disialo- und
zu einem gewissen Grad die Trisialovarianten, d.h. CDT im Blut von
Alkoholikern in erhöhten Konzentrationen
auftreten (siehe van Eijk et al. (1983) Clin Chim Acta 132:167-171,
Stibler (1991) Chin Chim 37:2029-2037 und Stibler et al. in "Carbohydrate-deficient
transferrin (CDT) in serum as a marker of high alcohol consumption", Advances in the
Biosciences, (Hrsg. Nordmann et al), Pergamon, 1988, Bd. 71, Seiten
353-357).
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Von
CDT wurde gezeigt, dass es ein effektiver Marker für Alkoholkonsum
ist, insbesondere für den
Nachweis und die Überwachung
chronischen Alkoholkonsums. Eine verlässliche Überwachung der Blutalkoholkonzentration
ist nur möglich,
wenn eine Blutprobe innerhalb von 24 Stunden nach Alkoholkonsum
entnommen wird, und übliche
Tests (z.B. die Quantifizierung von γ-Glutamyltransferase oder die Messung
des durchschnittlichen Volumens der Blutkörperchen) können für das Screenen auf übermäßige Alkoholaufnahme
bei Patienten mit Leberkrankheiten nicht zuverlässig verwendet werden.
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Frühe Untersuchungen
zeigten, dass der Verlust der Sialinsäurereste mit Änderungen
im isoelektrischen Punkt (pI) der Transferrinmoleküle korreliert
ist, beispielsweise weist Asialotransferrin einen pI von 5,9 auf,
Disialotransferrin einen pI von 5,7, usw. Die Erkenntnis, dass das
CDT-Profil von Alkoholikern sich von dem von Abstinenzlern oder
Personen mit normalem Alkoholkonsum unterscheidet, führte zusammen
mit der Identifizierung der relativen Mengen jeder CDT-Isoform auf
der Grundlage des pI zur Entwicklung mehrerer diagnostischer Tests
für CDT,
die in der Patentliteratur und der wissenschaftlichen Literatur
beschrieben sind.
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In
der US-A-4 626 355 (Joustra) von Pharmacia AB wird ein Chromatographietest
offenbart, bei dem eine Anionenaustauschsäule verwendet wird, um die
Elution von Asialo-, Monosialo- und Disialo-CDT aus der Probe zu
ermöglichen,
während die „normalen" Tetra- und Pentasialovarianten
auf der Säule
zurückgehalten
werden.
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Ein
Test unter Verwendung von isoelektrischer Fokussierung und von Immunfixierungstechniken
wurde zur Beurteilung des Disialotransferringehalts einer Probe
von Dumon et al., (1996) Clin. Biochem. 29(6): 549-553 vorgeschlagen.
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Diese
Verfahren zur CDT-Analyse nach dem Stand der Technik beruhen jedoch
auf Unterschieden im pI oder der Ladung der verschiedenen Transferrinisomere.
Solche Verfahren beruhen normalerweise auf relativ komplexen Vorgehensweisen.
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Man
nahm traditionellerweise an, dass CDT durch einen Verlust des endständigen Sialinsäurerests
der Kohlenhydrat-Seitenketten entsteht, und darauf gründen sich
die verschiedenen Tests nach dem Stand der Technik auf der Grundlage
von pI oder Ladung (nämlich
darauf, dass ein Verlust einer geladenen Zuckergruppe die Ladung
und den pH der Isoform insgesamt verändern würde).
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Durch
Freisetzung der N-Glycane aus jeder Isoform von Transferrin und
deren Analyse über
Anionenaustauschchromatographie bei hohem pH zeigten jedoch neuere
Untersuchungen (beispielsweise von Landberg et al. (1995) Biochem.
Biophys. Res. Comm. 210(2): 267-274), dass im Widerspruch zu dieser
Auffassung das Vorliegen von Disialo- und Asialotransferrinen vielmehr
mit dem Verlust einer bzw. beider gesamter Kohlenhydrat-Ketten aus dem Transferrin-Polypeptid
korreliert zu sein scheint. Diese „Deglykosylierung" wird noch nicht
vollständig
verstanden.
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Die
Kohlenhydrat-Ketten können
zwei- oder dreifache Antennenstruktur aufweisen, und somit wird
jede Kohlenhydrat-Kette in ihrem normalen Zustand zwei oder drei
Sialinsäurereste
tragen, einen am Ende jeder Antenne. Es kann vorkommen, dass die
Kohlenhydrat-Ketten in einem einstufigen Prozess an ihrer Basis
von den Transferrinmolekülen
abgespalten werden, d.h. an einem Asparaginmolekül im Aminosäurerückgrat des Proteins, wobei
keine Zuckerreste an der jeweiligen Glykosylierungsstelle zurückbleiben.
Alternativ können
einzelne oder mehrere Zuckerreste nacheinander aus den Transferrinmolekülen verloren
gehen, was zu einem allmählichen
Verlust an Kohlenhydratgehalt führt.
Es ist auch möglich,
dass die CDT-Transferrinmoleküle
auf Grund anormaler enzymatischer Gykosylierungsprozesse von Anfang
an nicht richtig glykosyliert wurden.
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Zum
gegenwärtigen
Zeitpunkt wird im Stand der Technik die Idee favorisiert, dass entweder
eine Messung aller CDT-Varianten, d.h. eine Messung von Asialo-,
Monosialo-, Disialo- und Trisialotransferrin, oder mindestens eine
Messung von zwei oder mehr CDT-Varianten
nötig ist,
um eine sinnvolle klinische Beurteilung zu treffen, oder dass eine
Messung des Disialotransferrins selbst nötig ist.
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Im
Widerspruch zu dieser unter Fachleuten vorherrschenden Meinung entwickelten
und beschrieben die Anmelder in der WO 99/00672 eine neue Art von
Test zum Nachweis Kohlenhydrat-freier Transferrine (CFTs). Dieser
Test beruht auf dem Prinzip, dass das Vorliegen von Transferrin-Isoformen, die
völlig
frei von Kohlenhydrat sind, d.h. Kohlenhydrat-freies Transferrin
(CFT), auch bei Fehlen jeglicher Information hinsichtlich des Vorliegens
irgendwelcher anderer CDT-Varianten (d.h. Monosialo-, Disialo- oder
Trisialotransferrinvarianten) ein starker Indikator für Alkoholismus
ist. Der Test ist robust, einfach und schnell durchführbar, und
ist leicht automatisierbar oder kompatibel mit vorhandenen Laborroutineverfahren
für die
klinische Diagnostik. Dies wird durch das Abtrennen der Kohlenhydrat-enthaltenden Transferrine
von einer Probe erreicht, indem man sie mit einem Kohlenhydrat-bindenden
Liganden in Kontakt bringt und das Kohlenhydratfreie Transferrin nachweist
und misst, das in der abgetrennten, nicht-bindenden Fraktion enthalten
ist. Jedoch wurde bisher nicht vorgeschlagen, diesen Test in Form
eines Dipsticks herzustellen.
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Dipsticks
stellen eine Anwendungsform in fester Phase dar, die auf diagnostischem
Gebiet allgemein verwendet wird, und bilden tatsächlich die Grundlage vieler
Testkits für
den Hausgebrauch, z.B. Schwangerschaftstests für den Hausgebrauch. Im Stand
der Technik wurden viele Arten von Dipstick-Tests vorgeschlagen,
und viele davon beruhen auf den Prinzipien der Bindungsaffinität eines
Analyten für
einen bestimmten Bindungspartner. Viele verschiedene Kombinationen
von Analyt:Bindungspartner wurden erfolgreich in Dipstick-Tests verwendet, und
viele unterschiedliche Techniken wurden entwickelt, mit denen sichtbare
Ergebnisse erhalten werden können.
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Beispielsweise
offenbart die WO 94/15215 von Medix Biochemica einen Teststreifen
zur Analyse von Umweltschadstoffen und verwendet ein mobiles Markierungsreagens,
das mit einem immobilisierten Testbereich in einem leeren Raum zwischen
einer Testmembran und einem rückwandigen
Streifen, der eine Reaktionskammer bildet, in Kontakt tritt. Dieser Test
ist geeignet für
eine große
Vielfalt von Analyten, einschließlich biologischer Verbindungen
zur Diagnose physiologischer Zustände beim Menschen.
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Die
US 4,435,504 offenbart einen
Dipstick-Test, der die Quantifizierung des Analytengehalts einer
Probe ermöglicht,
wobei der Analyt das immobilisierte Bindemittel auf dem Dipstick
in einer bestimmten Entfernung vom Auftragungspunkt der Probe absättigt und
dadurch zu einer Messung des Analytengehalts führt.
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Die
US 5,075,078 von Abbott
Laboratories offenbart einen verbesserten Dipstick-Test, der die Visualisierung
positiver und negativer Ergebnisse durch spezifische Orientierung
der immobilisierten Kontrollzone in einem Plus- und einem Minus-Format ermöglicht.
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Die
US 5,290,678 und die
US 5,658,801 von Spectral
Diagnostics Inc. offenbaren diagnostische Testskits zur Diagnose
von Myokardinfarkt unter Verwendung polyklonaler oder monoklonaler
Antikörper zum
Testen auf spezifische Proteine im Blut oder in Serumproben.
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Keiner
der im Stand der Technik verwendeten oder vorgeschlagenen Dipstick-Tests
ist geeignet zum Nachweis des Vorliegens von CFTs, um eine Diagnose
auf Alkoholismus oder Alkoholmissbrauchs zu ermöglichen, oder um tatsächlich selektiv
jede beliebige Variante oder Gruppe von Varianten eines Analyten
selektiv nachzuweisen. Diese Dipstick-Tests sind für eine große Vielfalt
von Analyten geeignet, aber sie beruhen auf der Verwendung eines
spezifischen Bindungspartners für
den Analyten wodurch es schwierig sein kann, sinnvolle Ergebnisse
zu erhalten, wenn die zu analysierenden Proben mit einiger Wahrscheinlichkeit
Varianten des Analyten enthalten und es erwünscht ist, nur eine Variante oder
eine Gruppe von Varianten nachzuweisen.
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Erfindungsgemäß wurde
nun eine neue Form von Dipstick-Test entwickelt, die überraschenderweise
besonders geeignet ist, um unter solchen Umständen sinnvolle Ergebnisse zu
erhalten. Der erfindungsgemäße Dipstick-Test
ist beispielsweise besonders brauchbar beim Nachweis und der Quantifizierung
jedes beliebigen Analyten, der natürlicherweise im Körper in
einer Anzahl varianter Formen vorliegt, insbesondere varianter Formen
mit Kohlenhydrat-enthaltenden und Kohlenhydrat-freien Varianten.
Der erfindungsgemäße Dipstick-Test
ermöglicht die
Unterscheidung verschiedener varianter Formen eines solchen Analyten.
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In
einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung dementsprechend einen
Dipstick zur Bestimmung des Gehalts einer Analytenvariante (einer „Ziel-Analytenvariante") in einer Mischung
von Analytenvarianten in einer Probe bereit, umfassend:
- a) einen Probenauftragungsbereich,
- b) einen „Screening-Bereich" mit einem immobilisierten
bindenden Liganden, der eine
- Bindungsaffinität
für eine
Variante (Varianten) des Analyten aufweist, welche nicht
- bestimmt werden soll (sollen) (d.h. Nichtziel-Analytenvariante(n));
- c) einen Konjugatbereich, der ein Nachweisreagens umfasst;
- d) einen Lesebereich zum Nachweis des Analyten.
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Der
erfindungsgemäße Dipstick
ist besonders geeignet zum Nachweis von Transferrin-Isoformen, die vollständig frei
von Kohlenhydrat sind, d.h. Kohlenhydrat-freiem Transferrin (CFT).
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Ein
weiterer Vorteil eines Dipstick-Testformats besteht darin, dass
dieses ein schnelles und bequemes einstufiges Verfahren mit sich
bringt, das an jedem Ort und zu jeder Zeit durchgeführt werden kann.
Ein spezielles Training zur Ausführung
des Tests unter Verwendung eines Dipstick-Tests ist nicht erforderlich,
da die Ergebnisse innerhalb von kurzer Zeit erhalten werden und
durch das sichtbare Ergebnis auf dem Dispstick leicht interpretiert
werden können.
Spezielle Reagenzien zur Durchführung
des Tests sind nicht erforderlich, da alle erforderlichen Reagenzien
und Nachweismaterialien im Dipstick enthalten sind.
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Die
Diagnose und Beurteilung kann somit in praktischer Weise während des
Besuchs in der Klinik eines Allgemeinmediziners oder sogar während eines
Hausbesuchs bei einem Patienten durchgeführt werden, und könnte von
einer Schwester oder einem Doktor vorgenommen werden, ohne dass
dafür die Verwendung
teurer Laborausrüstung
oder das Einsenden der Proben zur Analyse durch ein externes Labor
nötig wäre.
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Der
Begriff „Dipstick" bezeichnet jede
Vorrichtung, die in eine Probe getaucht werden kann oder auf die
eine Probe aufgetragen werden kann, und die eine Diffusion oder
einen Transport der Probe entlang einer oder mehrerer ihrer Dimensionen
ermöglicht.
Dies umfasst jede der bekannten, für das Testen und die Analyse
biologischer Proben geeigneten Dipstick-Formate, die dem Fachmann geläufig sind,
ist aber nicht darauf beschränkt.
Der erfindungsgemäße „Dipstick" ist somit in anderen
Worten eine Testvorrichtung mit festem Träger. Die übliche dem Fachmann bekannte „Dipstick"-Konfiguration ist praktisch,
aber die Erfindung umfasst alle Konfigurationen von Testvorrichtungen
mit festem Träger,
die dem Fachmann bekannt sind. Vorteilhafterweise sind die Bereiche
auf dem Dipstick in einer solchen Weise in derselben Ebene angeordnet,
dass das Material (z.B. Probenflüssigkeit
und/oder Reagenzien) vom ersten zu nachfolgenden Bereichen fließen kann, vorzugsweise
nacheinander von Bereich zu Bereich. Obwohl die bevorzugte Gestalt
die Form eines Streifens aufweist, können jede andere Gestalt oder
Form aus einer großen
Vielfalt von Gestalten und Formen verwendet werden, solange die
Gestalt und Form eine Wahrnehmung der hier beschriebenen verschiedenen
Funktionen durch die getrennten Bereiche ermöglicht. Vorteilhafterweise
sieht die Konfiguration des Dipsticks so aus, dass die Flussrichtung
im Allgemeinen parallel zur Länge
des Dipsticks verläuft.
Der erfindungsgemäße Dipstick
kann somit als den dem Fachmann bekannten Immunchromatographieteststreifen ähnlich angesehen
werden, ist aber nicht auf die Verwendung von „Immuno"-Reagenzien, d.h. Antikörpern, beschränkt wie
nachfolgend ausführlicher dargelegt
wird. Erfindungsgemäße Dipstickstrukturen,
-bauarten oder -konfigurationen können jeglichen solchen entsprechen,
die dem Fachmann als üblich
bekannt und in der Literatur, einschließlich den vorstehend aufgeführten Patentanmeldungen,
beschrieben sind.
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Der
Begriff „Bestimmung
des Gehalts" umfasst
sowohl die Quantifizierung im Sinne des Erhaltens eines absoluten
Werts der Menge der Zielanalytenvariante(n) in der Probe als auch
der semiquantitativen und qualitativen Beurteilungen oder Bestimmungen.
Ein Index, Verhältnis,
Prozentsatz oder jede andere Angabe des Gehalts oder der Menge oder auch
des Vorliegens oder Fehlens einer Ziel-Variante kann beispielsweise
in Relation zur Gesamtpopulation der Analyenvariante (d.h. allen
Analytenvarianten) erhalten werden.
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Insbesondere
werden Formate unter visuellem Auslesen (Beurteilungen oder Bestimmungen) umfasst.
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Der
zu bestimmende Analyt kann jeder Analyt von klinischer oder diagnostischer
Bedeutung sein, z.B. jedes Biomolekül, das in varianten Formen auftritt
(z.B. Isoformen). Vorzugsweise wird er jedoch ein Protein sein,
und noch bevorzugter ein Protein mit varianten Formen, die sich
im Kohlenhydratgehalt und/oder der Kohlenhydratzusammensetzung unterscheiden.
Während
Analyten mit klinischer Bedeutung bevorzugt sind, also Analyten,
die im Körper
vorkommen, werden auch andere Analyten, z.B. solche mit umweltbezogener
oder gerichtsmedizinischer Bedeutung, umfasst, beispielsweise Analyten,
die für das
Testen von Kontamination z.B. von Lebensmitteln oder Wasser von
Bedeutung sind.
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Der
erfindungsgemäße Dipstick
ist insbesondere beim Nachweis oder der Messung von Ziel-Analytenvarianten
brauchbar, die entweder kein Kohlenhydrat enthalten, z.B. CFT (oder
Asialotransferrin, das nun nach Ansicht einiger frei von allen Kohlenhydraten
und nicht nur frei von Sialinsäuregruppen
ist) oder die in Vergleich mit Nichtziel-Varianten des fraglichen
Analyten einen veränderten
Kohlenhydratgehalt aufweisen. Insbesondere können hierzu Asialo-Verbindungen
erwähnt
werden, beispielsweise Asialotransferrin, Asialoorosomucoid, Asialofetuin oder
Asialoceruloplasmin.
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Die
Ziel-Analytenvariante, d.h. die zu bestimmende Analytenvariante,
kann somit eine einzelne Variante sein, z.B. eine Proteinvariante,
die vollkommen frei von Kohlenhydrat ist, wie beispielsweise CFT,
oder Asialotransferrin (ungeachtet dessen, ob dieses als völlig frei
von Kohlenhydraten oder nur als aller seiner Sialogruppen verlustig
angesehen wird), oder eine Gruppe oder Teilmenge von Varianten (z.B. Transferrinvarianten,
welche Sialogruppen verloren haben, aber noch restliche Oligosaccharidketten
unterschiedlicher Zusammensetzung aufweisen können). Wie nachfolgend ausführlicher
beschrieben wird, können
die Ziel-Varianten
auch Varianten von CDT umfassen, z.B. Mono- und Asialotransferrine oder
Di-, Mono- und Asialotransferrine. Der Begriff „Analytenvariante" umfasst somit eine
oder mehr als eine Variantenart.
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Die
Probe kann jede Analyten-enthaltende Probe sein, die getestet werden
soll, wird aber vorzugsweise eine Körperflüssigkeit einschließlich Synovialflüssigkeit,
Fruchtwasser oder Cerebrospinalflüssigkeit sein, im Allgemeinen
jedoch Blut oder eine von Blut abgeleitete Probe oder Harn. Die
Probe kann jedoch jede klinische Probe oder jede die Umwelt betreffende
Probe sein und kann klinische Proben umfassen, bei denen irgendein
Körpergewebe oder
Zellen aufgebrochen oder anderweitig in flüssiger oder Suspensionsform
vorbereitet sind. Die Probe kann insbesondere jede Transferrin-,
Orosomucoid-, Fetuin- oder Ceruloplasmin-enthaltende Probe aus dem
Körper
sein. Wenn eine aus dem Blut abgeleitete Probe verwendet wird, wird
die Probe für
die Analyse vorzugsweise zellfrei sein, und daher können entweder
Serum oder Plasma verwendet werden. Vor der Auftragung auf den Dipstick
zur Bestimmung des Analyten kann die Probe vorbehandelt werden,
beispielsweise kann sie durch Zugabe von Puffer oder jedes anderen
geeigneten wässrigen
Mediums verdünnt
werden.
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Der
Probenauftragungsbereich ermöglicht der
Probe den Eintritt in den Dipstick und kann in jedem Format vorliegen
und aus jedem Material bestehen, welches dies ermöglicht.
Der Probenauftragungsbereich besteht vorzugsweise aus Glasfasern, Zellulosederivaten,
anderen Polymeren, gewebten Fasern oder nicht-gewebten Filtern,
kann aber aus jedem anderen geeigneten Material bestehen, das erforderlichenfalls
dazu dient, das Eindringen der Probe zu verzögern, die Probe zu verteilen
und irgendwelche Partikel zu entfernen, die in der Probe vorhanden
sein könnten.
Die Technologie dafür
ist Standard und dem Fachmann allgemein bekannt. Der Probenauftragungsbereich
kann praktischerweise auch Mittel zur Bestimmung des Volumens der Probe,
die weiter in den Dipstick fließt,
umfassen oder enthalten. Dies wird nachfolgend ausführlicher besprochen.
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Der „Screening-Bereich" mit einem immobilisierten
bindenden Liganden liegt vorzugsweise sehr nahe am Probenauftragungsbereich
und steht entweder direkt oder indirekt mit dem Probenauftragungsbereich
in Kontakt, so dass die Probe vor dem Eintritt in den Konjugatbereich
in den Screening-Bereich und durch den Screening-Bereich fließen kann. Praktischerweise
ist der Screening-Bereich so angeordnet, dass er durch Kapillarfluss
mit dem Probenauftragungsbereich in Verbindung steht. Verfahren und
Mittel zur Erzielung solcher funktioneller Erfordernisse sind ein
allgemeines Merkmal der Dipstick-Technologie und sind dem Fachmann
bekannt. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform kann der Screening-Bereich
einen integralen Teil des Probenauftragungsbereichs bilden, z.B.
kann der immobilisierte bindende Ligand in Merkmal (b) des Dipsticks
in dem Probenauftragungsbereich enthalten sein, oder derselbe Bereich
kann sowohl als Probenauftragungsbereich als auch Screening-Bereich
dienen. Der Screening-Bereich und der Probenauftragungsbereich können in
anderen Worten ein und derselbe Bereich sein.
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Der
Screening-Bereich und die Probenauftragungsbereiche liegen praktischerweise
in Form eines oder mehrerer Kissen vor, wobei der Screening-Bereich
einen darauf oder darin immobilisierten bindenden Liganden aufweist.
Solche „Kissen" sind wiederum Teil
allgemein bekannter Dipstick-Technologie und werden nachfolgend
ausführlicher
beschrieben. Wenn mehr als ein Kissen verwendet wird, ist es wichtig,
dass aufeinander folgende Kissen in funktionellem Kontakt miteinander
stehen sollten, um einen freien Fluss der Probe durch den Dipstick zu
ermöglichen.
Wenn der Probenauftragungsbereich und der Screening-Bereich zusammen
als integraler Teil des Dipsticks vorliegen, können der Screening-Bereich
und der Probenauftragungsbereich die Form eines einzelnen Kissens
oder einer Vielzahl von Kissen annehmen, von denen jedes für die Auftragung
der Probe und das Screening der Variante des getesteten Analyten
geeignet ist.
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Der
Zweck des Screening-Bereich besteht darin, solche Varianten des
Analyten, die nicht nachgewiesen werden sollen, aus der Probe zu
entfernen und somit deren Nachweis zu verhindern. In anderen Worten
erfolgt ein „Herausscreenen" der Nichtziel-Varianten
durch den Screening-Bereich, wodurch es nur den Ziel-Varianten ermöglicht wird,
bis zum Nachweis zu gelangen (d.h. mit dem Konjugatbereich in Kontakt
zu treten). Dieses Merkmal der Erfindung ermöglicht somit eine Unterscheidung
der Ziel- und Nichtziel-Varianten des Analyten. Durch Verwendung
eines bindenden Liganden mit einer Bindungsaffinität für eine Nichtziel-Variante
(Nichtziel-Varianten) des Analyten kann der Ziel-Analyt den Screening-Bereich passieren,
während
die Nichtziel-Varianten des Analyten durch Bindung an den immobilisierten
bindenden Liganden in dem Screening-Bereich zurückgehalten werden.
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Der
bindende Ligand, der in oder auf dem Screening-Bereich immobilisiert
ist, ist ein jeder beliebige Ligand, der die Nichtziel-Variante(n),
die nicht nachgewiesen werden soll(en), selektiv zu binden vermag.
Der Begriff „Bindungsaffinität" bedeutet hier somit
lediglich, dass das fragliche Reagens in Form eines bindenden Liganden
einen gegebenen Bindungspartner zu binden vermag.
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Beispielsweise
im Fall von Nichtziel-Varianten, die sich von den Ziel-Varianten
durch Vorliegen einer bestimmten Gruppe, z.B. einer Kohlenhydrat- oder
einer Lipid- oder einer anderen Gruppe, z.B. einer prosthetischen
Gruppe unterscheiden, kann der bindende Ligand somit jeder Ligand
sein, der selektiv an diese Gruppe, aber nicht an die Ziel-Variante
zu binden vermag.
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Der
immobilisierte bindende Ligand des „Screening-Bereichs" ist vorzugsweise
eine Verbindung, die Kohlenhydrat-enthaltende Gruppen zu binden
vermag, beispielsweise ein Lektin oder eine Mischung aus Lektinen.
Besonders geeignete bindende Liganden sind z.B. SNA-Lektin, Con-A-Lektin
und deren Mischungen, wobei diese Bindungspartner für Kohlenhydrat-enthaltende
Transferrine sind.
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Jeder
bindende Ligand mit einer Affinität für eine Variante des Analyten,
die in der Probe enthalten ist, oder jede Kombination davon kann
somit verwendet werden, um den Ziel-Analyten von anderen Varianten
des Analyten abzutrennen. Wenn die Ziel- Analytenvariante ein Kohlenhydrat-freies
Protein ist, wobei eine oder mehrere Kohlenhydratenthaltende Varianten
davon abgetrennt werden, wird der bindende Ligand ein Kohlenhydratbindender
Ligand sein. Dies umfasst jeden Liganden, der irgendwelche Kohlenhydrat-
oder Oligosaccharid- oder Zuckerstrukturen zu binden vermag. In
dem erfindungsgemäßen Dipstick-Test
können
ein oder mehr Kohlenhydrat-bindende Liganden verwendet werden. Im
Allgemeinen wird der Kohlenhydrat-bindende Ligand ein Protein sein,
und sehr viele solcher Kohlenhydrat-bindender Proteine sind dem
Fachmann bekannt und in der Literatur umfassend beschrieben. Das Kohlenhydrat-bindende
Protein kann beispielsweise ein Antikörper, entweder ein polyklonaler
oder monoklonaler Antikörper,
oder ein Antikörperfragment sein,
beispielsweise F(ab)-, F(ab')2- oder F(v)-Fragmente. Die Antikörper oder
Antikörperfragmente
können
monovalent oder divalent sein und sie können über Hybridomtechnologie hergestellt
werden oder synthetischen Ursprungs sein, wobei rekombinante DNA-Technologie oder
chemische Synthese zu nennen wären.
Beispielsweise könnten
Einzelketten-Antikörper
verwendet werden. Der Antikörper
kann gegen beliebige Kohlenhydratbestandteile oder Kohlenhydraststrukturen,
welche die Kohlenhydratketten glykosylierter Analytenvarianten (z.B.
Transferrin) ausmachen, gerichtet sein oder dagegen erzeugt werden.
Somit könnte
beispielsweise ein Antikörper verwendet
werden, der mit Sialinsäureresten
reagiert oder für
diese selektiv ist. Ein solcher Antikörper wird in dem Sialic Acid
Deficient Enzyme Immunoassay (SDT-EIA) verwendet, der von Medichem,
Stuttgart, Deutschland, erhältlich
ist und in der WO 97/19355 beschrieben ist.
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In
besonders bevorzugten Ausführungsformen
kann das Kohlenhydrat-bindende Protein ein Lektin sein, das einzeln
oder in Kombination mit anderen Lektinen oder anderen Arten Kohlenhydrat-bindender
Proteine, beispielsweise Antikörper, verwendet
wird. Jedes dem Fachmann bekannte Lektin kann in dem erfindungsgemäßen Dipstick-Test verwendet
werden, wobei es pflanzlichen, tierischen, mikrobiellen oder jedes
anderen Ursprungs sein kann. In der Literatur existieren zahlreiche
Referenzen für
unterschiedliche Lektine, die verwendet werden könnten, und viele sind kommerziell
erhältlich, beispielsweise
von Sigma.
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Zusätzlich zu
den klassischen Pflanzenlektinen, wie Concanavalin A (ConA) umfasst
der allgemeine Begriff „Lektin" hier somit Kohlenhydrat-bindende
Proteine aus Mikroorganismen (beispielsweise virale Hämagglutinine)
und höheren
Organismen, einschließlich
beispielsweise Invertebraten und Säugetieren. Solche Kohlenhydrat-bindende
Proteine aus Säugetieren
umfassen Selektine und andere Säugetier-Lektine
oder Zelladhäsionsmoleküle (siehe
beispielsweise Varki (1992) Current Opinion in Cell Biology 4:257-266).
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Wenn
CFT oder ein anderes Kohlenhydrat-freies Protein die gewünschte Ziel-Variante
ist, besteht ein funktionelles Erfordernis der Kohlenhydrat-bindenden
Liganden, das diese für
die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Dipstick-Test geeignet
macht, darin, dass sie Kohlenhydrat-freie Varianten, z.B. CFT, von
anderen Kohlenhydrat-tragenden Analytenvarianten (z.B. Transferrinvarianten), die
ein oder mehrere Oligsaccharidketten in vollständiger oder abgebauter Form
tragen, abzutrennen vermögen.
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Während eine
einzelne Art von bindendem Liganden erfindungsgemäß verwendet
werden kann, ist es praktischer, mehr als einen solchen bindenden Liganden
zu verwenden, und sogar noch praktischer, eine Anzahl unterschiedlicher
Kohlenhydrat-bindender Liganden zu verwenden. Wenn der bindende
Ligand ein Kohlenhydrat-bindender Ligand ist, kann jeder eine unterschiedliche
Zucker- oder Oligosaccharidbindungskapazität aufweisen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
wird somit ein Satz verschiedener bindender Liganden mit unterschiedlicher
Selektivität
und Spezifität
verwendet.
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Wenn
mehr als ein Ligand verwendet wird, können diese Liganden im Screening-Bereich entweder
in zufälliger
Mischung auf dem Dipstick-Träger immobilisiert
sein, oder der Screening-Bereich kann aus einer oder mehreren unterschiedlichen,
getrennten Zonen bestehen, von denen jede einen unterschiedlichen
immobilisierten Liganden enthält.
Der Screening-Bereich kann somit beispielsweise mehr als ein Kissen
umfassen, auf dem ein oder mehrere bindende Liganden immobilisiert
sind. Solange der Screening-Bereich seine Funktion der Abtrennung des
nicht-bindenden Analyten (d.h. der Ziel-Variante) von den Varianten
des Analyten, die an den bindenden Liganden binden, vor dem Kontakt
der Probe mit dem Konjugatbereich erfüllt, kann die Abfolge der Bindungsliganden,
die mit der Probe in Kontakt treten, in jeder sequentiellen Reihenfolge
sein oder in gleichzeitigem Kontakt mit allen unterschiedlichen
Liganden erfolgen.
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Auf
Grund der gesteigerten Bindungskapazität, die durch zwei oder mehr
Liganden bereitgestellt werden kann, und somit der besseren Abtrennung der
Transferrin-Isoformen werden Kombinationen verschiedener Liganden
bevorzugt. Viele Kohlenhydrat-bindende Liganden, beispielsweise
Lektine, weisen niedrige Bindungsaffinitäten für deren Zucker- oder Oligosaccharidbindungspartner
auf, und die synergistische Bindungskapazität, die durch mehr als einen
Liganden bereitgestellt wird, ist vorteilhaft.
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Beispiele
geeigneter Lektine sind RCA-I (Ricinus communis-Agglutinin), das
an endständige
Galaktose bindet (Kornfeld et al. (1981) J. Biol. Chem. 256:6633)
oder ConA (Concanavalin A), von dem die Bindung an Asparagin-verknüpfte Oligosaccharide mit
hohem Mannosegehalt bekannt ist. Andere Möglichkeiten sind Crotalaria
juncea-Lektin, das Galaktosereste bindet (Ersson (1977) Biochim.
Biophys. Acta 494:51-60), Weizenkeim-Agglutinin oder Limulus polyphenus-Lektin,
die Sialinsäure
binden (Mandal and Mandal (1990) Experientia 46:433-441)
oder Sambucus nigra-Agglutinin L (SNA), das Neu5Ac/(α2-6)Gal/GalNAc bindet
(Shibuya et al. (1987) J. Biol. Chem. 262:1596). Als Beispiel für ein aus
einem Mikroorganismus stammendes Lektin wurde kürzlich ein Sialinsäure-spezifisches
Lektin aus dem Darm bewohnenden Organismus Helicobacter pylori (Lelwala-Guruge
et al. (1993) APMIS 101:695-702) aufgereinigt.
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Es
sind Lektine unterschiedlicher Selektivität und Spezifität bekannt.
Während
einige Lektine an einen einzelnen Zuckerrest an einer bestimmten
Stelle in einer Oligosaccharidkette binden, beispielsweise RCA-I
(aus Ricinus communis), das nur an endständige Galaktosereste bindet,
können
andere an komplexe Oligosacchariddeterminanten binden, beispielsweise
Sambucus nigra L, das an Neu5Ac/(α2-6)Gal/GalNAc
bindet. Alle davon fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
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Sialinsäure-bindende
Lektine und andere Proteine stellen eine Klasse Kohlenhydratbindender Proteine
dar, die für
die vorliegende Erfindung besonders brauchbar sind (siehe beispielsweise
die folgenden Publikationen für
Listen geeigneter Lektine und deren Quellen: Mandal and Mandal (1990)
Experientia 46:433-441); Zeng (1992) Z. Naturforsch, 47c:641-653, und Reuter und
Schauer in Methods in Enzymology, Bd. 230, Kapitel 10 auf den Seiten 196-198).
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In
dieser Hinsicht verdienen besondere Erwähnung Sambucus nigra L.-Lektin
(SNA), Sambucus sielbodiana-Lektin, Weizenkeim-Agglutinin, Maackia
amurensis-Lektin, und E. coli K99-Lektin. SNA ist besonders effektiv,
wenn es alleine verwendet wird, obwohl es in Kombination mit anderen
Lektinen, z.B. ConA, gleichermaßen
effektiv verwendet werden kann. Kombinationen von ConA mit SNA sind
bevorzugt.
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Einige
besondere Kombinationen aus Kohlenhydrat-bindenden Liganden, die
erfindungsgemäß brauchbar
sind, sind Lektine aus Helicobacter pylori und Ricinus communis;
Lektine aus Ricinus communis und Sambuccus nigra; Lektine aus Crotalaria junctae
und Sambuccus nigra; Lektine aus Crotalaria junctae und Helicobacter
pylori und Lektine aus Ricinus communis und Anti-Sialinsäure-Antikörper. Die am
meisten bevorzugten Kombinationen sind solche, welche Galaktose-bindende
und Sialinsäure-bindende
Liganden beinhalten.
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Wie
vorstehend erwähnt,
stellt der Nachweis von CFT eine bevorzugte erfindungsgemäße Anwendung
dar, und dementsprechend sind bevorzugte Lektine solche, welche
die Mono- und Oligosaccharid-Anordnungen der Kohlenhydrat-Seitenketten
von Transferrin mit einem kD von 104 oder
mehr binden. Lektine mit niedrigerer Bindungsaffinität können auch verwendet
werden, aber vorzugsweise bei höherer Dichte.
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Wenn
man die Probe, welche die Analytenvarianten umfasst, mit den auf
dem Screening-Bereich immobilisierten bindenden Liganden in Kontakt bringt,
werden alle oder im Wesentlichen alle der Varianten mit einer Bindungsaffinität für den bindenden Liganden
in dem Screening-Bereich zurückgehalten. Wenn
CFT der Analyt ist, können
somit alle Transferrinvarianten (die CDT-Varianten umfassen können) mit
Kohlenhydrat-Seitenketten oder Resten davon durch die Kohlenhydrat-bindenden
Liganden zurückgehalten
werden und nur das Kohlenhydrat-freie Transferrin wird nicht an
die Liganden gebunden. Die nichtgebundene Fraktion, die das Kohlenhydrat-freie Transferrin
enthält
(d.h. die im Wesentlichen Kohlenhydrat-freie Fraktion), wandert
dann entlang des Dipsticks in Richtung des Konjugatbereichs fort,
wobei die anderen Varianten in dem Screening-Bereich zurückgelassen
werden.
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Es
ist jedoch ersichtlich, dass andere Variationen der Erfindung möglich sind,
und dass mit einer geeigneten Auswahl bindender Liganden jede gewünschte Untergruppe
von Nichtziel-Varianten zurückgehalten
werden kann. Somit können
beispielsweise Lektine oder Antikörper mit einer Affinität für bestimmte
Kohlenhydratgruppen ausgewählt
werden, um Varianten zu binden, die solche Gruppen enthalten. Auf
diese Weise können
z.B. Sialoenthaltende Varianten durch Bindung an Sialinsäure-spezifische
bindende Liganden zurückgehalten
werden. Jedoch können
Varianten ohne Sialo-Gruppen abgetrennt werden, selbst wenn sie
andere Kohlenhydratgruppen aufweisen. Wie nachstehend weiter beschrieben
wird, umfassen bevorzugte Untergruppen der gewünschten Ziel-Analytenvarianten
Asialo-(CFT)- und
Disialotransferrine oder Asialo-, Monosialo- und Disialotransferrine.
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Wenn
somit der Analyt ein Asialoprotein, wie beispielsweise Asialotransferrin
ist, wird dieser den Screening-Bereich passieren, ohne zurückgehalten zu
werden, während
Varianten des Analyten wie Sialotransferrine (einschließlich Pentasialo-,
Tetrasialo-, Trisialo, Disialo- und Monsialotransferrine) in dem Screening-Bereich
zurückgehalten
werden.
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Die
Erfindung ermöglicht
somit die Abtrennung von Analytenvarianten auf der Grundlage der Kohlenhydratzusammensetzung
ebenso wie des Kohlenhydratgehalts, und analoge Prinzipien treffen für andere
chemische Gruppen wie beispielsweise Lipide zu, deren Gehalt oder
Zusammensetzung zwischen unterschiedlichen Analytenvarianten variieren kann.
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Der
bindende Ligand ist in dem Screening-Bereich des Dipsticks immobilisiert,
um die Abtrennung und den anschließenden Nachweis und die Messung
der nicht-bindenden Fraktion zu erleichtern, welche den Ziel-Analyten
enthält.
Dem Fachmann ist die Immobilisierung einer großen Vielfalt bindender Liganden,
wie beispielsweise Kohlenhydratbindender Liganden, allgemein bekannt.
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Die
bindenden Liganden können
somit durch Bindung oder Kopplung an einen festen Träger immobilisiert
werden. Dieser kann jeder der allgemein bekannten festen Träger oder
Matrices sein, die gegenwärtig
breite Verwendung finden oder für
die Immobilisierung eines Liganden vorgeschlagen werden. Der feste
Träger
kann somit ein Teil der Basisstruktur des Dipsticks selbst sein
oder eine Komponente sein, die in oder auf dem Dipstick bereitgestellt
wird. Unterschiedliche Formen des festen Trägers oder der festen Matrix
können
somit Partikel, Folien, Gele, Filter, Membranen, Fasern oder Kapillaren
oder Mikrotiterstreifen usw. umfassen. Insbesondere für die Anwendung
in Form eines Dipsticks kann der Träger im Allgemeinen die Form
einer Folie, eines Streifens, einer Membran oder von Teilchen annehmen.
Der Träger
kann in vorteilhafter Weise ein poröses Material oder ein Material
mit großer
Oberfläche
sein oder solche Materialien umfassen. Der feste Träger kann
praktischerweise aus Glas, Kieselerde, Latex oder einem polymeren
Material, z.B. Glasfaser, Papier, Zellulose und Zellulosederivaten, wie
beispielsweise Acetaten und Nitraten, Polyestern, Polykarbonaten
und Polyvinylverbindungen, bestehen. Solche Materialien und deren
Verwendung bei Dipsticks sind dem Fachmann allgemein bekannt. Techniken
zur Bindung oder Kopplung des Liganden an den festen Träger sind
ebenfalls allgemein bekannt und in der Literatur umfassend beschrieben (siehe
beispielsweise Immobilised Affinity Ligand Techniques, Hrsg. Hermanson,
Mallia und Smith, Academic Press Inc.).
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Beispielsweise
kann in einer bevorzugten Ausführungsform
der bindende Ligand praktischerweise direkt kovalent an die Kissen
des Screening-Bereichs und/oder des Probenauftragungsbereichs gebunden
sein, wobei eine beliebige oder passende Kopplungschemie, z.B. ein
Linker wie beispielsweise Bromcyan, verwendet wird. Alternativ kann
in einer anderen bevorzugten Ausführungsform der bindende Ligand
an Partikel, z.B. Latexpartikel, gebunden sein. Das Kissen oder
die Kissen können beispielsweise
in eine Lösung
getaucht werden, welche ein Ligand-Latex-Konjugat enthält, und
dann getrocknet werden. Die Partikel sind vorzugsweise größer als
die Porengröße des Kissens,
um sicherzustellen, dass sie aus dem Kissen nicht freigesetzt werden.
Andere Verfahren zur Bindung oder Immobilisierung von Proteinen
sind dem Fachmann ebenfalls allgemein bekannt.
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Der
erfindungsgemäße Dipstick
kann eine Vielzahl von Formen annehmen. Die Dipstick-Technologie
ist dem Fachmann allgemein bekannt, und im Allgemeinen ist jede
beliebige Form von Dipstick bevorzugt, die für die Bereitstellung eines „Screening-Bereichs" geeignet ist. Im
Allgemeinen wird ein Dipstick einen Probenauftragungsbereich in
einer Form enthalten, die häufig
als „Probenkissen" bezeichnet wird.
Dieses erfüllt
mehrere Funktionen, welche die Benutzung des Dipsticks unterstützen. Das
Probenkissen vermag beispielsweise das Eindringen der Probe zu verzögern und/oder
zur Verteilung der Probe über
den Konjugatbereich beizutragen. Vorzugsweise vermag es auch Partikel
aus der Probe zu entfernen, den pH-Wert oder die Viskosität der Probenlösung einzustellen,
die Freisetzung des Nachweisreagens zu erleichtern, und Plasma oder Serum
von Gesamtblut abzutrennen. Das Probenkissen bereitet somit die
Probe auf effektive Weise für die
Analyse im restlichen Teil des Dipsticks vor.
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Probenkissen
können üblicherweise
aus einer Vielzahl von Materialien, wie beispielsweise Glasfaserfiltern,
Zellulosederivaten (Papier), gewebten Fasern (Netzen) oder nicht-gewebten
Filtern bestehen. Glasfaserfilter sind über einen weiten Bereich unterschiedlicher
Produkte verfügbar,
außerordentlich
benetzbar, weisen mäßig niedrige
Proteinbindungseigenschaften auf, können ein mäßiges bis hohes Bettvolumen
aufweisen, haben aber nur eine geringe Zugfestigkeit, insbesondere
in nassem Zustand. Zellulosederivate (Papier) sind ebenfalls in
einer großen
Vielfalt unterschiedlicher Produkte erhältlich, sehr benetzbar, weisen
sehr niedrige Proteinbindungseigenschaften auf, können ein
mäßiges bis
hohes Bettvolumen aufweisen, haben aber eine sehr geringe Zugfestigkeit,
insbesondere in nassem Zustand.
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Gewebte
Fasern (Netze) sind in einer eingeschränkteren Produktvielfalt erhältlich,
sind außerordenlich
benetzbar, weisen sehr geringe Proteinbindungseigenschaften und
ein sehr niedriges Bettvolumen auf, haben aber den Vorteil einer
hohen Zugfestigkeit, selbst in nassem Zustand. Nicht-gewebte Filter
weisen ebenfalls eine hohe Zugfestigkeit selbst in nassem Zustand
auf, sind in einer großen
Produktvielfalt erhältlich,
sind aber an sich nicht benetzbar und weisen mäßige Proteinbindungseigenschaften auf.
Wie vorstehend erwähnt,
kann der Probenauftragungsbereich praktischerweise Volumen bestimmende
Mittel umfassen. Die Technologie dafür ist wiederum Standard. Diese
Mittel können
beispielsweise in Form eines Probenkissens vorliegen, das eine vorbestimmte
Größe und/oder
ein vorbestimmtes Hohlraumvolumen aufweist. Ein solches Kissen kann
gegebenenfalls mit einer temporären
Flüssigkeitsbarriere
versehen sein, die eine Absättigung
des Probenkissens ermöglicht,
bevor die Flüssigkeit
die Barriere auflöst
und die Probe weiter in den Dipstick fließen kann. Beispiele für geeignete
Barrieren umfassen getrocknete Kohlenhydrate, Proteine, Nukleinsäuren und
organische oder anorganische Salze.
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Der
Konjugatbereich (c), in den die Probe fließt, nachdem ein „Screening" durch den Bereich (b)
erfolgt ist, kann als diejenige Zone angesehen werden, deren Funktion
in der Bereitstellung eines Mittels liegt, durch das die Ziel-Analytenvarianten nachfolgend
nachgewiesen werden. Wie auch vorhergehende (und nachfolgende) Bereiche
steht dieser Bereich somit in Fließverbindung mit einer vorangegangenen
Zone (vorangegangenen Zonen), z.B. in Kapillarfließverbindung.
Ein Nachweisreagens wird somit bereitgestellt, um dieser Funktionen
nachzukommen. Das Nachweisreagens interagiert mit dem Ziel-Analyten
und stellt eine nachweisbare Gruppe zum anschließenden Nachweis im Lesebereich
bereit oder trägt
eine solche nachweisbare Gruppe. Das nachweisbare Mittel oder die
nachweisbare Gruppe, mit dem/der das Nachweisreagens versehen ist
oder das/die das Nachweisreagens trägt, ist praktischerweise eine
signalerzeugende Gruppe. Das Nachweisreagens kann somit eine signalgebende
Substanz umfassen oder mit einer solchen signalgebenden Substanz
konjugiert sein.
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Das
Nachweisreagens kann somit als Pendant zu den „Tracer"-Reganzien angesehen werden, die für die im
Stand der Technik üblichen
Dipstick/Teststreifen-Assays bekannt sind.
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Das
Nachweisreagens kann in Abhängigkeit vom
Assayformat und den Nachweismitteln im Lesebereich usw. verschiedene
Formen annehmen. Das Nachweisreagens ist in dem Konjugatbereich
in einer solchen Weise „aufgetragen", dass das Nachweisreagens
freigesetzt wird und in den Lesebereich transportiert werden kann,
wenn die Probe durch den Konjugatbereich fließt (d.h. wenn der Bereich benetzt wird).
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Gemäß den Vorgehensweisen
und Techniken für
Tests, die dem Fachmann standardmäßig bekannt sind, sind unterschiedliche
Test-„Formate" möglich, beispielsweise
Sandwich-, Kompetitions- und Inhibitionstests. Alle diese dem Fachmann
bekannten Verfahren und Nachweismittel werden umfasst, und die Art
des ausgewählten
Tests kann die Wahl des Nachweisreagens bestimmen. Im Allgemeinen
wird jedoch das Nachweisreagens einen Partner eines Paares aus affinitätsbindenden
Partnern (d.h. ein Ligand oder ein Anti-Ligand, z.B. ein Antikörper oder
ein Antigen/Hapten) sein oder ein solches Paar umfassen.
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Bei
einem Test vom Sandwich-Typ weist das Nachweisreagens eine Bindungsaffinität für den Analyten
auf (d.h. vermag an den Analyten zu binden). Bei einem Kompetitionstest
vermag das Nachweisreagens mit dem Analyten um die Bindung an eine
Bindungsstelle (z.B. einen Bindungspartner) zu konkurrieren. Praktischerweise
ist ein Nachweisreagens somit der Analyt oder ein Analogon des Analyten
oder umfasst einen Analyten oder ein Analogon des Analyten (unterscheidet
sich aber von dem Ziel-Analyten dadurch, dass es „nachweisbar" ist, d.h. eine nachweisbare
Gruppe aufweist). Solche „konkurrierenden Moleküle" sind dem Fachmann
ebenfalls bekannt.
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Bei
einem Inhibitionstest ist das Nachweisreagens ein solches Nachweisreagens,
dessen Bindung an eine Bindungsstelle (z.B. einen Bindungspartner)
durch das Vorliegen eines Analyten inhibiert wird. Das Nachweisreagens
kann somit eine Bindungsaffinität
für den
Analyten aufweisen.
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Der
Begriff „interagiert
mit dem Ziel-Analyten" beinhaltet
somit verschiedene Formen der Wechselwirkung, und umfasst ebenso
Nachweisreagenzien, die mit dem Analyten konkurrieren, als auch solche,
die eine Bindungsaffinität
für den
Analyten aufweisen. Jede Form der Wechselwirkung mit dem Analyten,
welche die Bestimmung des Vorliegens oder der Menge einer Ziel-Analytenvariante
ermöglicht,
ist im Schutzumfang der Erfindung umfasst.
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Der
das „Nachweisreagens" umfassende Konjugatbereich
besteht praktischerweise aus einem Material, durch das die Probe
fließen
kann. Das Nachweisreagens wird im Konjugatbereich des Dipstick zurückgehalten
oder gehalten. Der Analyt passiert den Konjugatbereich. Der Fluss
der Probe zum und durch den Konjugatbereich setzt das Nachweisreagens
in praktischer Weise frei. Der Fluss der Probe ermöglicht somit
eine Freisetzung des Nachweisreagens und dessen Durchfluss zum Lesebereich. Das
Nachweisreagens kann mit dem Analyten im Konjugatbereich oder im
Lesebereich oder in beiden „interagieren". Falls das Nachweisreagens
eine Bindungsaffinität
für den
Analyten aufweist, bindet der Analyt somit an das Nachweisreagens,
an das beispielsweise eine signalerzeugende Substanz konjugiert
ist, und der Analyt kann dadurch mit der signalerzeugenden Substanz
markiert werden. Geeignete Beispiele für signalerzeugende Substanzen sind,
ohne darauf beschränkt
zu sein, farbige Partikel, Kolloide, Farbstoffe, Enzyme, Radioisotope,
chemolumineszente oder fluoreszente Moleküle. Besonders bevorzugte signalerzeugende
Substanzen beim erfindungsgemäßen Dipstick
sind Partikel, z.B. Goldkolloid-Partikel und farbige Latexpartikel,
wie beispielsweise blaue Latexpartikel. Solche Partikel können auf
einfache Weise mit dem bindenden Liganden des Nachweisreagens beschichtet
sein oder diesen auf andere Weise tragen. Andere geeignete signalerzeugende
Substanzen umfassen Tracer, Marker und Markierungsstoffe, die dem
Fachmann allgemein bekannt sind und von diesem in der Immunoassay-Technologie
oft verwendet werden. Jede solcher verfügbaren signalerzeugenden Substanzen
könnte für jeden
Typ von erfindungsgemäßem Nachweisreagens
verwendet werden.
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Ein
Nachweisreagens mit einer Bindungsaffinität für den Analyten kann ein jeder
beliebige Ligand sein, der selektiv an den Analyten im Allgemeinen oder
an den Ziel-Analyten
im Besonderen zu binden vermag.
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Das
Nachweisreagens kann somit ein Affinitätsbindungspartner für den Analyten
sein oder einen solchen Affinitätsbindungspartner
umfassen. Ein solcher Bindungspartner oder Ligand wird praktischerweise
und im Allgemeinen ein Protein sein. Der bindende Ligand kann vorteilhafterweise
ein Antikörper oder
ein Antikörperfragment
sein (beispielsweise wie vorstehend besprochen).
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Der
erfindungsgemäße Dipstick-Test
wird vorzugsweise in Verbindung mit der Analyse von Transferrinvarianten,
z.B. CFT oder Asialotransferrin verwendet, und somit ist der bindende
Ligand des Nachweisreagens (der „zweite bindende Ligand" des Dipstick) vorzugsweise
ein Anti-Transferrin-Antikörper
oder ein Fragment davon. Das Nachweisreagens kann, wie vorstehend
erwähnt,
auch der Analyt sein oder diesen umfassen (wobei als „Analyt" hier der Analyt
im Allgemeinen oder die Ziel-Analytenvariante im Besonderen gemeint
ist) oder ein Fragment oder ein Teil oder ein Analogon davon. Das
Analogon kann beispielsweise ein Molekül oder eine Substanz sein, die
mit dem Analyten um die Bindung an einen Bindungspartner zu konkurrieren
vermag. Das Analogon kann somit ein Derivat des Analyten oder eine
Analytenvariante sein, oder ein Molekül mit einer räumlichen
Konfiguration usw., die der des Ziel-Analyten oder der Analytenvariante ähnelt. Im
Fall der Bestimmung von Transferrinvarianten kann das Nachweisreagens
somit ein Transferrinmolekül
oder ein Fragment davon sein. Im Fall eines solchen „Kompetitor"-Nachweisreagens kann dieses ebenfalls
an eine signalerzeugende Substanz, z.B. Partikel, konjugiert oder
daran gebunden sein.
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Der
Lesebereich zum Nachweis des Analyten kann von dem Konjugatbereich
getrennt sein oder ein Teil davon sein. Der Lesebereich sollte wenigstens
für die
Bestimmung des Vorliegens des Analyten geeignet sein, oder kann
in ausgefeilterer Form die Quantifizierung der Menge des Analyten
in der Probe ermöglichen.
Dem Fachmann sind zur Quantifizierung des Analyten verschiedene
Verfahren bekannt, beispielsweise kann eine Reihe von Kissen aufeinanderfolgend
auf dem Dipstick verwendet werden, um die Menge des vorhandenen
Analyten anhand der Farbe jedes Kissens und der Anzahl von Kissen,
die sich färben,
zu zeigen. Der Lesebereich umfasst vorzugsweise einen festen Träger (z.B.
eine Membran, vorzugsweise eine Nitrozellulosemembran), auf dem
ein Einfangreagens immobilisiert ist. Das Einfangreagens dient dazu,
das Nachweisreagens „einzufangen" und es auf einer
festen Oberfläche
oder in immobilisierter Form zu „fixieren", um einen Nachweis des Nachweisreagens
und ein „Lesen" des Tests im Lesebereich
zu ermöglichen.
Dieser Einfang kann direkt oder indirekt erfolgen. Ein an den Analyten
gebundenes Nachweisreagens kann somit durch Bindung des Einfangreagens
an den gebundenen Analyten eingefangen werden. Alternativ kann das
Nachweisreagens direkt an das Einfangreagens binden.
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Die
Wahl des Einfangreagens hängt
von dem verwendeten Nachweisreagens und/oder dem Typ des Tests-Formats
ab. In einem Test vom Sandwich-Typ bindet das Einfangreagens spezifisch
nur an den Analyten (und nicht an das Nachweisreagens). Das Nachweisreagens
ist somit nur indirekt gebunden, indem es an den Analyten gebunden
ist.
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In
einem Test vom Kompetitionstyp vermag das Einfangreagens sowohl
an den Analyten als auch an das Nachweisreagens zu binden, wodurch sowohl
das Nachweisreagens als auch der Analyt um eine begrenzte Anzahl
an Bindungsstellen auf dem Einfangreagens konkurrieren werden.
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In
einem Test vom Inhibitionstyp ist das Einfangreagens nur für das Nachweisreagens
spezifisch (und bindet nicht direkt an den Analyten).
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Das
Einfangreagens ist in jedem Fall ein bindender Ligand (oder Bindungspartner)
entweder für den
Analyten oder für
das Nachweisreagens oder für beide.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Nachweisreagens vorzugsweise einen zweiten bindenden
Liganden mit einer Bindungsaffinität für den Analyten, und vorzugsweise
ist eine signalerzeugende Substanz daran konjugiert. Der Lesebereich
umfasst vorteilhafterweise als Einfangreagens auch einen dritten
Liganden mit einer Bindungsaffinität für den Analyten, und wenn der
Analyt den Lesebereich erreicht, kann eine Markierung durch den
zweiten, an die signalerzeugende Substanz konjugierten Liganden
auftreten oder nicht. Bei dieser Ausführungsform ist der Test somit
ein Test vom Sandwich-Typ.
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Typischerweise
sind sowohl der zweite Ligand aus dem Konjugatbereich und der dritte
Ligand aus dem Lesebereich Anti-Analyt-Antikörper (z.B. Anti-Transferrin-Antikörper), obwohl
jeder andere geeignete Antikörper
oder jeder andere Ligand mit einer Bindungsaffinität für den Analyten
gleichermaßen
gut verwendet werden könnte.
Wenn jedoch Antikörper verwendet
werden, sind Paare Analyten-bindender Antikörper mit Bindungsaffinität für unterschiedliche Epitope
auf dem Analyten geeignet. Diese Antikörper können polyklonalen oder monoklonalen
Ursprungs sein, und immunoreaktive Fragmente von Antikörpern können ebenfalls
verwendet werden, ebenso wie andere Arten von bindenden Liganden,
die für den
Analyten, z.B. Transferrine, spezifisch sind.
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In
einem Test vom Inhibitionstyp vermag das Nachweisreagens den Analyten
zu binden und kann somit vom selben Reagenstyp sein wie vorstehend für den Sandwich-Test besprochen
wurde. In diesem Fall vermag jedoch der dritte Ligand im Lesebereich (d.h.
das Einfangragens) nur an das Nachweisreagens zu binden, und nicht
an den Analyten.
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In
diesem Fall kann das Nachweisreagens (dritter Ligand) somit beispielsweise
ein Protein sein, das an Antikörper
oder Fragmente davon zu binden vermag, z.B. ein Protein, das an
den Fc-Teil von Antikörpern
zu binden vermag, z.B. Protein A oder Protein G oder Domänen oder
Teile davon, oder es kann wirklich ein Antikörper sein, der spezifisch an
das Nachweisreagens zu binden vermag, z.B. ein Antikörper, der
das Nachweisreagens an einer anderen Stelle bindet als der Analyt.
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In
einem Test vom Kompetitionstyp kann das Einfangreagens dem Einfangreagens
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform des Sandwich-Tests
entsprechen. Das Nachweisreagens kann beispielsweise Transferrin
oder ein Transferrin-Analogon sein, das an eine signalgebende Substanz
konjugiert ist.
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Die
Wahl des Antikörpers
(oder anderer bindender Liganden) wird von einer Anzahl von Faktoren,
einschließlich
der für
den Test erforderlichen Sensitivität, bestimmt. Wenn ein monoklonaler
Antikörper
sowohl als der zweite „Konjugatbereich"-Ligand als auch
als der dritte „Lesebereich"-Ligand gewählt wird,
kann eine hohe Sensitivität
des Tests erreicht werden. Der Antikörper weist vorzugsweise einen
hohen Spezifitätsgrad
für den
Analyten (oder, falls zutreffend, für das Nachweisreagens) auf,
so dass ein geringer Grad an Hintergrundbindung auftritt. Andererseits
können
polyklonale Antikörper
verwendet werden und, falls dies der Fall ist, im Allgemeinen ein
monoklonaler Antikörper
in Verbindung damit für
den alternativen Liganden. Wenn ein monoklonaler Antikörper als
der dritte „Lesebereich"-Ligand verwendet
wird, kann die Sensitivität
im Allgemeinen schlechter sein, ein hoher Hintergrund und spezifische
Bindung können
auftreten und es kann erforderlich sein, die polyklonalen Antikörper mit
Affinitätsreinigungstechniken
zu behandeln. Wenn ein monoklonaler Antikörper als der zweite „Konjugatbereich"-Ligand verwendet
wird, kann im Allgemeinen ein höherer
Grad an Sensitivität
erreicht werden, z.B. mittlere Sensitivität, aber es kann weiterhin der
Nachteil eines hohen Hintergrunds an unspezifischer Bindung und
die Notwendigkeit der Behandlung der polyklonalen Antikörper durch
Affinitätsreinigungstechniken
bestehen.
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Wie
vorstehend erwähnt,
weist das Nachweisreagens eine nachweisbare Gruppe auf, praktischerweise
eine signalerzeugende Gruppe, oder wird mit einer solchen nachweisbaren
Gruppe versehen. Dies kann eine beliebige, dem Fachmann bekannte
signalerzeugende Substanz sein.
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Die
signalerzeugende Substanz ist jedoch vorzugsweise dergestalt ausgebildet,
dass sie für Nachweis-
und Quantifizierungszwecke einfach sichtbar gemacht werden kann.
Einige Markierungen erfordern für
deren Sichtbarmachung die Zugabe anderer Reagenzien, und andere
können
die Verwendung eines bestimmten Instruments zu diesem Zweck erforderlich
machen. Wenn die signalerzeugende Substanz beispielsweise ein Enzym
ist, ist die Zugabe eines Substratreagens erforderlich, und fluoreszierende
Moleküle
können über standardmäßige Techniken
der Exzitation/Abstrahlung nachgewiesen werden, welche dem Fachmann
allgemein bekannt sind. Wenn Reflektormeter zum Nachweis elektromagnetischer
Strahlung oder Scanner zum Nachweis von Radioisotopen verwendet
werden, ist dafür
eine Instrumentierung erforderlich. Andererseits können farbige
Substanzen von der Person, die den Test durchführt, nachgewiesen und direkt
sichtbar erfasst werden. Somit sind jedes beliebige Verfahren zur Sichtbarmachung
und jede beliebige signalerzeugende Substanz, welche ohne die Benutzung
weiterer Ausrüstung
oder weiterer Reagenzien außer
den in dem Dipstick enthaltenden auskommt, bevorzugt.
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Partikelmarkierungen,
die direkt sichtbar sind (z.B. mit bloßem Auge), werden besonders
bevorzugt. Diese können
in Form fester Partikel vorliegen, die z.B. selbst farbig sind,
oder als Vesikel, die eine sichtbare Substanz, z.B. einen Farbstoff
oder eine andere farbige Substanz enthalten. Solche Vesikel können z.B.
Liposomen oder ähnliche
Vesikel sein, Zelleichen von Erythrozyten, Polymermikrokapseln usw.
Weitere Partikel umfassen polymere Kerne, die mit einer signalerzeugenden
Substanz beschichtet sind, oder Partikel einer wässrigen Dispersion eines hydrophoben
Farbstoffs oder Pigments.
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Die
sichtbare Partikelmarkierung kann auch aus sichtbaren Polymerpartikeln
wie beispielsweise farbigen Polystyrolpartikeln bestehen, die beispielsweise
eine kugelförmige
Gestalt aufweisen.
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Als
stellvertretende Beispiele weiterer Partikelmarkierungen, durch
die das Nachweisreagens sichtbar wäre, können erwähnt werden: Ferritin, Phycoerythrine
oder andere Phycobili-Proteine; präzipitierte oder unlösliche Metalle
oder Legierungen; Pigmente oder Derivate davon aus Pilzen, Algen
oder Bakterien, beispielsweise bakterielle Chlorophylle; Pflanzenmaterialien
oder Derivate und dergleichen.
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Ein
bindender Ligand (oder Analyt oder ein Analogon eines Analyten usw.)
kann zur Herstellung eines Nachweisreagens zur erfindungsgemäßen Verwendung
mit der Partikelmarkierung über
Verfahrensweisen markiert werden, die dem Fachmann allgemein bekannt
sind, wobei die verwendete Verfahrensweise beispielsweise von dem
bindenden Liganden usw. und der Partikelmarkierung abhängt. Solche
Techniken umfassen Adsorption, kovalente Kopplung, Derivatisierung
und Aktivierung und dergleichen.
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Der
Konjugatbereich liegt praktischerweise in Form eines Konjugatkissens
vor, und dieses erfüllt vorteilhafterweise
eine Reihe unterschiedlicher Funktionen. Dementsprechend vermag
das Konjugatkissen vorzugsweise ein gleichbleibendes Volumen an Nachweisreagenslösung aufzunehmen
und zu halten, und das Probenvolumen effizient und in gleichbleibender
Weise in den Lesebereich, z.B. zur Membran des Lesebereichs, zu übertragen.
Vorzugsweise vermag der Konjugatbereich auch die Stabilität des Nachweisreagens
aufrechtzuerhalten. Dies bedeutet, dass das Nachweisreagens bei
Lagerung als trockener Feststoff mindestens ein Jahr, vorzugsweise mindestens
18 Monate und noch bevorzugter zwei Jahre, drei Jahre oder länger als
fünf Jahre
stabil sein sollte. Vorzugsweise vermag das Konjugatkissen das Nachweisreagens
auch in gleichbleibender Weise und quantitativ freizusetzen. Das
Konjugatkissen besteht vorzugsweise aus Glasfaserfiltern, Zellulosederivaten
(Papier) oder nicht-gewebten Filtern, welche Eigenschaften aufweisen,
die im Zusammenhang mit bevorzugten Materialien für das Probenkissen
vorstehend erläutert
wurden. Anders als bei den Probenkissen ist gewebtes Fasermaterial
jedoch für die
Konjugatkissen weniger bevorzugt.
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Das
Nachweisreagens kann über
jedes geeignete Mittel, z.B. Adsorption usw., in dem Konjugatkissen
gehalten oder zurückgehalten
werden, wobei dies in der Dipstick-Technologie Standard ist.
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Eine
weitere Funktion des Konjugatkissens kann in der Kontrolle des Volumens
der Probe liegen, die analysiert wird. Nur das Probenvolumen, das
vor oder zusammen mit dem Nachweisreagens wandert, kann zu dem Signal
beitragen. Die Sensitivität
des Tests kann somit durch die Eigenschaften des Konjugatkissens
reguliert werden. Beispielsweise kann eine geringere Sensitivität des Tests
vorliegen, wenn im Wesentlichen das gesamte Konjugat freigesetzt wird,
nachdem fünf
Mikroliter Probe den Konjugatbereich passiert haben. Eine höhere Sensitivität des Tests
kann vorliegen, wenn beispielsweise 25 Mikroliter der Probe erforderlich
sind, bevor das gesamte Konjugat freigesetzt wird. Alternativ kann
eine variable Sensitivität
des Tests erreicht werden, wenn das Konjugat manchmal freigesetzt
wird, nachdem fünf Mikroliter
Probe den Konjugatbereich passiert haben, und manchmal nachdem 25
Mikroliter Probe den Konjugatbereich passiert haben. Es ist jedoch
ersichtlich, dass die in diesen Beispielen genannten Volumen von
5 und 25 Mikrolitern die Prinzipien der Sensitivität des Tests
beispielhaft wiedergeben und nicht darauf beschränkt sind. Größere und
kleinere Probenvolumen können
in Abhängigkeit
von der Kapazität
des Dipsticks den selben Effekt bewirken, wobei die Kapazität von einer
Reihe von Faktoren abhängt,
einschließlich
der Zahl der verwendeten Konjugatkissen und der Kapazität jedes
Konjugatkissens, ebenso wie von der Menge an Nachweisreagens, die
in dem Konjugatkissen enthalten ist.
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Gemäß Prinzipien,
die dem Fachmann allgemein bekannt sind, können Signalverstärkungssysteme
in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Nachweisreagens/Nachweis-Mitteln
verwendet werden. Wenn ein Nachweisreagens beispielsweise eine Partikelmarkierung
als signalerzeugende Gruppe umfasst, kann das Verstärkungssystem
dementsprechend ein sekundäres
Partikel mit einer Bindungsaffinität für die Partikelmarkierung des
Nachweisreagens (d.h. des „ersten
Partikels") umfassen.
Das Verstärkungsreagens
kann somit ein Partikel (z.B. eine Partikelmarkierung wie vorstehend
besprochen) sein, die an einen bindenden Liganden für z.B. ein Antigen
oder Epitop auf dem ersten Partikel konjugiert ist. Das erste Partikel
kann eine Reihe von Bindungsstellen für das Verstärkungsreagens aufweisen, und
somit kann die Bindung eines einzelnen ersten Partikels im Lesebereich
zur Bindung einer Vielzahl sekundärer Partikel führen und
somit eine Signalverstärkung
erreicht werden.
-
Es
können
weitere Signalverstärkungssysteme
verwendet werden, ebenso wie andere Nachweismittel. Beispielsweise
können
in ähnlicher
Weise Enzyme oder Antikörperkonjugate
in Verbindung mit einem Enzymsubstrat verwendet werden. In dieser Hinsicht
sind beispielsweise chemilumineszente Substrate brauchbar und können im
Rahmen von Signalverstärkung
verwendet werden. Solche Systeme können brauchbar sein, wenn Analyten
in niedrigen Konzentrationen vorliegen.
-
Im
Allgemeinen können
die Probenvolumen und die Nachweistechnologie in den Konjugat- und/oder
Lesebereichen in Abhängigkeit
von den gewählten
Lesemodalitäten
und der Konzentration der nachzuweisenden Ziel-Analytenvariante
ausgewählt werden.
In dem selben Dipstick können
Kombinationen verschiedener Modalitäten verwendet werden, was eine
Vorrichtung mit zwei- oder mehrstufiger Sensitivität ermöglicht.
-
Das
Konjugatkissen kann gleichzeitig mit dem Nachweisreagens weitere
Reagenzien enthalten, was zu einer Reihe von Vorteilen führen kann. Das
Konjugatkissen kann beispielsweise zusätzlich zum Nachweisreagens
weitere Reagenzien enthalten, die in der Lage sind, eine nicht-spezifische
Bindung des Nachweisreagens und/oder Analyten zu verhindern. Damit
würde das
Erfordernis der Behandlung des Lesebereichs mit blockierenden Agentien
zur Verhinderung unspezifischer Bindung in dem Lesebereich beseitigen
oder vermindern. Diese Möglichkeit
ist jedoch ebenfalls vorgesehen. Dementsprechend kann das Konjugatkissen
im Vorfeld mit blockierenden Agenzien beladen werden, so dass diese zusammen
mit dem Nachweisreagens freigesetzt werden und in den Lesebereich
fließen.
Beispiele für
blockierende Agenzien sind Albumin, Casein und Gammaglobulin. Weitere übliche blockierende
Agenzien, die dem Fachmann bekannt sind, können ebenfalls verwendet werden.
Vorzugsweise wird Rinderserumalbumin (BSA) verwendet. Weitere geeignete
blockierende Agenzien umfassen eine lange Liste von Proteinen und
Polyvinylalkohol, SDS und andere dem Fachmann bekannte Materialien. Falls
es erwünscht
ist, dass das blockierende Agens keine unerwünschten Gruppen wie beispielsweise Kohlenhydrate
oder Sialinsäurereste
enthalten soll, können
diese unter Verwendung üblicher
Mittel, z.B. Enzyme, aus dem blockierenden Agens entfernt werden.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst der Lesebereich einen Einfang-(Test)-Bereich
und einen Kontroll-(Negativ)-Bereich. Der Einfangbereich umfasst
ein darauf immobilisiertes Einfangreagens, wobei das Einfangreagens vorzugsweise,
wie vorstehend beschrieben, ein Antikörper gegen den Ziel-Analyten
ist.
-
Die
Einfangreagens-Antikörper
binden an den Analyt-Nachweisreagens-Komplex, so dass der Analyt-Nachweisreagens-Komplex
im Einfangbereich nachgewiesen werden kann. Der Einfangbereich kann
somit beispielsweise das in einem erkennbaren Muster, z.B. einem
quer zur Flussrichtung der Probe angeordneten Streifen, immobilisierte
Einfangreagens umfassen, wodurch eine nachweisbare „Positivlinie" gebildet wird, wenn
die Probe am Einfangbereich vorbeiwandert.
-
Der
Kontrollbereich umfasst ein ebenfalls in einem erkennbaren Muster
an die Membran gebundenes immobilisiertes Reagens, welches das Nachweisreagens
einfängt
und ein nachweisbares Signal liefert, wenn der Test ordnungsgemäß verwendet wurde,
beispielsweise die Bildung einer farbigen Linie. Der Kontrollbereich
liefert ein identifizierbares Signal, ob es eine identifizierbare
Positivlinie gibt oder nicht, d.h. der Kontrollbereich bringt ein
nachweisbares Signal hervor, falls der Test ordnungsgemäß verwendet
wurde, unabhängig
davon, ob irgendein Analyt in der analysierten Probe vorlag.
-
Wenn
ein kolorimetrisches Nachweismittel verwendet wird, d.h. wenn das
Nachweisreagens an eine signalerzeugende Substanz konjugiert ist
und die signalerzeugende Substanz sichtbar ist, wie beispielsweise
ein farbiges Latexpartikel, dann ist die Farbe, die auf der Positivlinie
hervorgebracht wird, im Allgemeinen proportional zur Konzentration
des Analyten in der Probe.
-
In
der praktischen Anwendung wird die Negativkontrolllinie im Allgemeinen
durch irgendein nicht-gebundenes Nachweisreagens gebildet, das durch
das nach Freisetzung des Nachweisreagens in das Konjugatkissen eintretende
Probenvolumen über die
Einfangzone hinaus getragen wird.
-
Ein
weiteres optionales Merkmal des erfindungsgemäßen Dipstick ist ein absorbierendes
Kissen, das praktischerweise am Ende des Dipsticks angeordnet ist,
vorzugsweise jenseits des Lesebereichs an dem Ende, das dem Probenauftragungsbereich
entgegengesetzt ist. Das absorbierende Kissen ist so konzipiert,
dass es die Probe absorbiert, nachdem diese den Einfangbereich passiert
hat, und die Kapazität
des absorbierenden Kissens bestimmt vorzugsweise das Volumen der
getesteten Probe.
-
Der
Dipstick kann vorzugsweise einen Plastikträger umfassen, an den eines
oder alle der Konjugatkissen, der Lesebereich (z.B. Membran) und
das absorbierenden Kissen direkt oder indirekt angebracht sind,
beispielsweise durch einen Klebstoff. Die Membran besteht vorzugsweise
aus Nitrozellulose. Der Probenauftragungsbereich und/oder Screening-Bereich
(z.B. Proben- und/oder Screeiningkissen) können ebenfalls direkt oder
indirekt an dem Plastikträger
angebracht sein.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird der Analyt über
das Markierungsnachweismittel quantifiziert, und die Menge des Analyten,
die den Lesebereich erreicht und im Lesebereich immobilisiert bleibt,
ist somit proportional zur Menge des Analyten in der Probe.
-
In
einer weniger bevorzugten Ausführungsform
wird jedoch die Gesamtmenge des Analyten, z.B. Transferrrin (d.h.
alle Analytenvarianten) in der ursprünglichen Probe gemessen, und
die Menge an Analyt, die nicht in dem „Screening-Bereich" zurückgehalten
wird, kann dann durch Messung der Menge an Analyt (z.B. Transferrin)
erfolgen, die nicht von dem ersten bindenden Liganden in dem Screening-Bereich
zurückgehalten
wird, d.h. die Menge an Analyt (z.B. Transferrin), die markiert
und anschließend
in dem Lesebereich immobilisiert wird.
-
Neben
der zu untersuchenden Probe werden im Allgemeinen bei der Durchführung des
erfindungsgemäßen Testverfahrens
Eichproben mit bekannten Analytengehalten beurteilt werden. Solche Bestimmungen
können
dazu verwendet werden, eine Eichkurve zu zeichnen, aus welcher der
CFT-Gehalt der untersuchten Probe bestimmt werden kann. Im Falle
von Transferrin werden vorzugsweise Eichproben mit Transferringehalten
von bis zu 0,05 mg/ml (z.B. 0,002, 0,01, 0,02 und 0,03 mg/ml) verwendet. (Diese
werden selbstverständlich
nicht über
die Kohlenhydrat-bindenden Liganden zur Abtrennung der Kohlenhydrat-enthaltenden
Varianten geleitet).
-
Weiterhin
kann über
das erfindungsgemäße Testverfahren
vorzugsweise der Gesamttransferringehalt der Probe bestimmt werden,
wobei jede geeignete Vorgehensweise für den Test (z.B. Turbidimetrie usw.)
verwendet werden kann. Vorzugsweise wird jedoch dieselbe Vorgehensweise
für den
Test verwendet, d.h. ein Dipstick-Test, z.B. ein Immunchromatographie-Teststreifen
für „Gesamt"-Transferrin (d.h. alle
Transferrinvarianten). Auf diese Weise kann der CFT-Gehalt als Prozentsatz
des Gesamttransferrins (%CFT) bestimmt werden. %CFT kann ein genauerer Marker
für Alkoholkonsum
als Gesamt-CFT sein, und ein Schwellenwert, z.B. 1 %, kann gesetzt
werden. Unter einem diagnostischen Gesichtspunkt ist jedoch vernünftigerweise
anzunehmen, dass das Vorliegen irgendeines CFT auf Alkoholmissbrauch
hinweist.
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Alternativ
dazu kann CFT als tatsächliche Konzentration
bestimmt werden (d.h. als Masse pro Volumeneinheit.
-
Ein
Auslesen zur Quantifizierung des Analyten kann beispielsweise durch
Verwendung geeigneter Reflektometer oder wahlweise von PC-Flachscannern
des in der WO 98132004 beschriebenen Typs erfolgen.
-
Die
Eichung kann entweder durch Verwendung einer Eichprobe mit bekanntem
Analytengehalt (z.B. Asialotransferrin) erfolgen, der über unabhängige Referenzmethoden
gemessen wurde, wie beispielsweise der in Alcoholism: Clinical and
Experimental Research Bd. 21, Nr. 9, Seiten 1710-171, 1997, „Transferrin
isoform distribution: Gender and Alcohol Consumption" von Martensson et
al. beschriebenen Methode. In dieser Publikation ermöglicht die
Verwendung von HPLC-Isolierung, gefolgt von einer Quantifizierung
des Transferringehalts jeder isolierten Fraktion über Radioimmunassay
die Messung des Gehalts an Asialotransferrin in mg Asialotransferrin
pro Liter oder als Prozentsatz des Gesamttransferringehalts.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Dipstick-Test bringt
man in der allgemeinsten Form einfach die Probe mit dem (den) bindenden
Liganden (zum Zwecke des Screenens) in Kontakt und misst die abgetrennte
Fraktion, die nicht bindet, oder weist diese Fraktion nach. Der
bindende Ligand ist vorzugsweise ein Kohlenhydrat-bindender Ligand.
-
In
einem anderen Aspekt stellt die Erfindung somit einen Dipstick zur
Bestimmung des Gehalts einer Analytenvariante (einer „Ziel-Analytenvariante") in einer Mischung
von Analytenvarianten in einer Probe breit, umfassend:
- a) einen Bereich, um eine Probe mit einem bindenden Liganden
in Kontakt zu bringen, der eine Bindungsaffinität für eine Variante des Analyten aufweist,
die nicht bestimmt werden sollen) (d.h. Nichtziel-Analytenvarianten),
um die Abtrennung einer nicht-bindenden Fraktion zu ermöglichen, welche
die zu bestimmende Analytenvariante enthält;
- b) einen Bereich zur Bestimmung des Analytengehalts der nicht-bindenden
Fraktion.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
stellt dieser Aspekt der Erfindung einen Dipstick bereit, umfassend:
- a) einen Bereich, um eine Probe und einen Kohlenhydrat-bindenden
Liganden in Kontakt zu bringen, um die Abtrennung einer nicht-bindenden Fraktion
zu ermöglichen,
welche den zu bestimmenden Analyten enthält;
- b) einen Bereich zur Bestimmung des Analytengehalts der nicht-bindenden
Fraktion. Vorzugsweise ist der Kohlenhydrat-bindende Ligand ein Lektin
oder eine Mischung von Lektinen, und der nachzuweisende Analyt ist
CFT. Unter diesen Bedingungen kann die nicht-bindende Fraktion als im
Wesentlichen Kohlenhydrat-frei angesehen werden. Wie vorstehend
erwähnt,
kann die nicht-bindende Fraktion alternativ zusätzlich zu dem CFT auch CDT-Varianten
umfassen (insbesondere Mono- und/oder Disialotransferrine).
-
In
einem bevorzugten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung somit
ein Verfahren zur Bestimmung Kohlenhydrat-freien Transferrins in
einer Körperflüssigkeit
zur Verwendung bei der Beurteilung des Alkoholkonsums bereit, wobei
man bei diesem Verfahren
- a) eine Probe der
Körperflüssigkeit
mit einem Kohlenhydrat-bindenden Liganden in Kontakt bringt, um
Kohlenhydrate oder Kohlenhydrat-enthaltende Reste in der Probe an
den Liganden zu binden;
- b) eine an diesen Liganden nicht-bindende Fraktion abtrennt
und
- c) den Transferringehalt in der Fraktion bestimmt, wobei der
Kohlenhydrat-bindende Ligand auf einem Dipstick immobilisiert ist
und wobei die Schritte des Abtrennens und Bestimmens (b) und (c)
auf dem Dipstick stattfinden.
-
„Im Wesentlichen
Kohlenhydrat-frei" bedeutet,
dass die in dieser Fraktion enthaltenden Moleküle im Wesentlichen Kohlenhydrat-frei
sind (d.h. wenigstens 60 % der Moleküle sind Kohlenhydrat-frei,
z.B. wenigstens 70, 80, 90 oder 95 % sind Kohlenhydratfrei).
-
Für den fachkundigen
Leser ist es in diesem Zusammenhang klar, dass auf Grund der Natur
der wissenschaftlichen und analytischen Laborvorgehensweisen und
der biologischen Materialien absolute Präzision und einheitliches Verhalten
niemals garantiert werden können
und dass eine 100 %ige Abtrennung nicht immer erreicht werden kann.
In jedem solchen System muss ein gewisser Toleranzwert zugestanden
werden, wobei dieses Prinzip von Fachleuten akzeptiert wird. In
dem erfindungsgemäßen Trennungssystem
kann die klinische Brauchbarkeit gewahrt bleiben, selbst wenn die
Abtrennung nicht zu 100 % vollständig
sein sollte.
-
Wenn
der Analyt Transferrin ist, wurde insbesondere gefunden, dass Transferrinvarianten
mit einem niedrigen Kohlenhydratgehalt (d.h. die CDT-Varianten Mono- und Disialotransferrin)
mit einer niedrigen Affinität
an die Kohlenhydrat-bindenden Liganden, insbesondere mit einer niedrigeren
Affinität
als die Transferrinvarianten mit einem höheren oder hohen Kohlenhydratgehalt
(d.h. die höher
sialysierten Transferrine Penta-, Tetra- und Trisialotransferrine) binden
können,
und somit nicht alle in der „bindenden" Fraktion zurückgehalten
werden, wenn der Analyt Transferrin ist. Bei der Durchführung des
erfindungsgemäßen Abtrennungsschritts
(d.h. im Screening-Bereich) können
Kohlenhydrattragende Varianten von CDT (d.h. die niedriger sialysierten
Varianten) dementsprechend mit geringerer Effizienz abgetrennt werden
und somit zusammen mit CFT in die „nicht-bindende" Fraktion abgetrennt
werden. Es wurde insbesondere festgestellt, dass ein Teil oder eine
Fraktion des Disialo- und/oder Monosialotransferringehalts der Probe
zusammen mit CFT (Asialotransferrin) in die „nicht-bindende" Probe abgetrennt werden
kann. Anders ausgedrückt
kann eine unvollständige
Abtrennung von CFT erreicht werden, bei der die abgetrennte („nicht-bindende") Fraktion CFT und
einige oder alle der Monosialotransferrine und einige der Disialotransferrine
enthalten kann. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann die Erfindung
diese unvollständige
Abtrennung von CFT tolerieren, ohne dass dadurch der klinische Wert
des Tests beeinträchtigt
würde.
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Es
wurde insbesondere festgestellt, dass die in einem gegebenen System
erreichbare Abtrennung reproduzierbar ist, und da für eine gegebene
Abtrennungsvorgehensweise die Art und Menge oder der Anteil der
abgetrennten Varianten konstant (d.h. reproduzierbar) ist, kann
diese unvollständige
Abtrennung somit berücksichtigt
werden – die
tatsächlichen Mengen
oder Anteile der verschiedenen abgetrennten Varianten spielen keine
Rolle, solange die Abtrennung zwischen einzelnen Läufen reproduzierbar ist.
Weiterhin wurde überraschenderweise
festgestellt, dass eine hohe Korrelation zwischen den Asialo-(CFT)-
und Disialotransferringehalten in einer Probe besteht, und diese
Disialofraktion bei der Bestimmung berücksichtigt werden kann, da
Disialotransferrin ebenfalls ein aussagekräftiger Marker für Alkoholismus
ist. Anders ausgedrückt
können
die Berechnungen unter Berücksichtigung
der Mengen, Werte oder Konzentrationen, die für den Mono- und Disialogehalt
der Probe bestimmt wurden, durchgeführt werden. Dies kann unter
Verwendung mathematischer Methoden und Korrelationen erfolgen, die
für den
Fachmann Standard sind.
-
Alle
Verfahren und Tests im Stand der Technik, einschließlich solcher,
die gegenwärtig
kommerziell angewandt werden, beruhen auf der Identifizierung und
Quantifizierung unterschiedlicher Transferrinvarianten auf der Grundlage
von Unterschieden der Ladung und folglich des pI der unterschiedlichen Varianten.
Wenn die Primärstruktur,
d.h. die Aminosäuresequenz
der Transferrinvarianten konstant ist, entstehen diese Ladungsunterschiede
durch Verlust negativ geladener Sialinsäurereste, wodurch der pI der
Transferrinvarianten schrittweise mit jedem verlorenen Sialinsäurerest
ansteigt.
-
Die
Primärstruktur
des Transferrinpolypeptids ist jedoch bekannterweise polymorph und
das vorwiegende Auftreten bestimmter Aminosäuresequenzisoformen ist je
nach Rassenherkunft unterschiedlich. Beispielsweise besitzt im Vergleich
zum „normalen" Transferrin, das
in kaukasischen Populationen dominiert, die Transferrin D-Variante
einen einzelnen, nicht-konservativen Aminosäureaustausch im Polypeptid-Rückgrat,
der den isoelektrischen Punkt der Transferrinvariante beeinflusst.
Die D-Variante ist in Populationen japanischen und schwarzafrikanischen
Ursprungs verbreitet. Der nicht-konservative Aminosäureaustausch
verändert die
Nettoladung und damit den pI des Transferrin-Rückgrats mit dem Ergebnis, dass
bei Untersuchungen mit isoelektrischer Fokussierung oder gleichwertigen
Verfahren viele falsch-positive Ergebnisse für Japaner oder Schwarzafrikaner
erstellt werden. Dies ist eindeutig nicht akzeptabel und bedeutet, dass
in Populationen, in denen die Transferrin D-Variante verbreitet
ist, ein zweiter Test durchgeführt werden
muss, um festzustellen, welche Transferrinvariante bei dem untersuchten
Individuum exprimiert wird. Dies erhöht in großem Maße die Gesamtkosten, den Zeitaufwand
und die Komplexität
der Beurteilung von Alkoholismus.
-
Da
der erfindungsgemäße Test
in seiner bevorzugten Ausführungsform,
bei welcher der Analyt CFT (oder CFT zusammen mit CDT-Varianten)
ist, ausschließlich
auf dem Vorliegen oder Fehlen von Kohlenhydratresten, die mit dem
Polypeptid-Rückgrat
von Transferrin assoziiert sind, beruht, wird er nicht von Polymorphismen
der Aminosäuresequenz beeinflusst
und erzeugt damit keine falsch-positiven oder falsch-negativen Ergebnisse
auf Grund der Polymorphismen der von dem klinisch untersuchten Individuum
exprimierten Varianten. Die vorliegende Erfindung ist somit besonders
vorteilhaft, da sie rassenunabhängig
ist.
-
Die
Erfindung wird nun durch die nachfolgenden nicht-beschränkenden
Beispiele und die begleitenden Figuren veranschaulicht, wobei:
-
1 einen
Dipstick gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Mit Lektin beschichtete Partikel sind auf dem
Probenkissen (2) gezeigt; mit Anti-Transferrin beschichtete
Partikel sind auf dem Konjugatkissen (4) gezeigt; Einfangreagenzien
(Anti-Transferrin-Antikörper) sind
auf der Testlinie (6) und Einfangreagenzien (sekundäre Antikörper) auf
der Kontrolllinie (7) gezeigt.
-
Der
Dipstick besteht aus einem trockenen hydrophilen Dochtmaterial,
wie beispielsweise Nitrozellulose, welches einen Träger umfassend
ein Bindemittel und einen Klebstoff (1) für die verschiedenen Kissen
und immobilisierten Zonen, die in ihm enthalten sind, bereitstellt.
Die zu testende Probe wird auf den Probenauftragungsbereich (Probenkissen
(2)) aufgetragen und wird durch natürliche Diffusion und unter
Mithilfe des Adsorbersammelkissens (3), das am entgegengesetzten
Ende des Dipstick bereitgestellt wird, durch den Dipstick gezogen.
Immobilisierte Lektine werden auf dem ersten Teil des Dipstick entweder
auf einem getrennten Kissen, das mit dem Probenauftragungskissen
in Kontakt steht, oder auf dem Probenkissen selbst (wie in der Zeichnung
gezeigt) bereitgestellt. Das Konjugatfreisetzungskissen (4)
steht ebenfalls in Kontakt mit dem immobilisierten Lektinbereich,
so dass die Bereiche miteinander in freier Fließverbindung stehen und die
Probe wiederum der Reihe nach durch jeden Bereich fließt, z.B. entlang
der Membran (5). Das Konjugatfreisetzungskissen (4)
enthält
das markierte Nachweisreagens, das beispielsweise aus einem Anti-Transferrin-Antikörper, der
an eine blaue Latexpartikelmarkierung konjugiert ist, besteht. Der
Lesebereich, der eine Testlinie (6) umfasst, und der Kontrolllesebereich,
der eine Kontrolllinie (7) umfassen kann, stehen in Kontakt
mit dem Konjugatfreisetzungsbereich (4), aber sind in einer
Entfernung davon angeordnet, und auf ihnen sind die Antikörper in
einem Streifen quer über den
Dipstick immobilisiert, so dass ein farbiger blauer Streifen sichtbar
wird, wenn die Asialotransferrinmarkierten Moleküle an die Antikörper gebunden
werden. Die Stärke
der auf dem Dipstick sichtbaren Farbe zeigt die Menge des in der
Probe enthaltenen Asialotransferrins an und ermöglicht bei einem positiven Ergebnis
das Stellen einer Diagnose auf Alkoholismus.
-
Beispiel
1 zeigt die Ergebnisse unter Verwendung eines Dipstick nach einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
-
Beispiel 1
-
Quantifizierung von CFT über immobilisiertes
Lektin aus Sambuccus nigra in einem Dipstick-Format.
-
- a. Man mischte eine 10 μl Serumprobe mit 0,5 ml 20 mM
TRIS-Puffer pH = 7,5, der 150 mM Natriumchlorid enthielt.
- b. Man tauchte einen Dipstick in die Mischung ein, so dass die
Probe mit dem Probenauftragungsbereich des Dipstick in Kontakt trat,
und ließ die
Mischung durch Dochtwirkung durch die Dipstick-Vorrichtung wandern.
Der verwendete Dipstick bestand aus einem Probenauftragungsbereich,
der ein einzelnes aus Glasfasermaterial bestehendes Kissen umfasste,
und dieses stand in direktem Kontakt mit einem zweiten Kissen (dem Screening-Bereich), das ebenfalls
aus Glasfasermaterial bestand und auf dem SNA-Lektin und ConA immobilisiert
waren. Der Dipstick wies einen Konjugatfreisetzungsbereich auf,
der in Kontakt stand mit dem Lektin-enthaltenden „Screening-Bereich", und das Nachweisreagens
war ein Anti-Transferrin-Antikörper,
der mit einem blauen Latexpartikel markiert war. Hinter dem Konjugatfreisetzungsbereich
enthielt der Dipstick einen Lesebereich, der Anti-Transferrin-Antikörper enthielt,
die auf diesem auf dem Nitrozellulosemembran-Trägermaterial des Dipstick immobilisiert waren.
Die immobilisierten Anti-Transferrin-Antikörper waren zusätzlich mit
einem Blockierungsagens (BSA) beschichtet, um nicht-spezifische Proteinadsorption
zu verhindern. Schließlich
wurde ein Adsorbersammelkissen am entfernten Ende des Dipstick (d.h.
dem zum Probenauftragungsbereich entgegengesetzten Ende) bereitgestellt,
und dieser „zog" die Probe durch
den Dipstick, so dass diese wiederum innerhalb eines vernünftigen
Zeitrahmens nacheinander mit jedem der unterschiedlichen „Bereiche" des Dipstick in
Kontakt trat.
- c. Man maß die
Farbintensität
der Inspektionszone über
Reflektometrie und berechnete den Asialotransferringehalt der Probe
daraus.