ES2264271T3 - Complejos novedosos que contienen avidina reticulada, procedimiento de preparacion y procedimiento analitico de utilizacion de los mismos. - Google Patents

Complejos novedosos que contienen avidina reticulada, procedimiento de preparacion y procedimiento analitico de utilizacion de los mismos.

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ES2264271T3 ES99954403T ES99954403T ES2264271T3 ES 2264271 T3 ES2264271 T3 ES 2264271T3 ES 99954403 T ES99954403 T ES 99954403T ES 99954403 T ES99954403 T ES 99954403T ES 2264271 T3 ES2264271 T3 ES 2264271T3
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Abstract

Un complejo de biotina-avidina-biotina que comprende al menos dos sustancias biotiniladas que son idénticas o diferentes, y una avidina reticulada emparedada entre ellas, en el que la avidina reticulada es un monómero de avidina reticulada compuesto por una molécula de avidina o polímero de avidina de enlaces transversales compuesto por una pluralidad de moléculas de avidina que están unidas entre sí mediante reticulación intermolecular.

Description

Complejos novedosos que contienen avidina reticulada, procedimiento de preparación y procedimiento analítico de utilización de los mismos.
La presente invención se refiere a un complejo novedoso que contiene una avidina reticulada, un procedimiento para preparar el complejo novedoso y un procedimiento de análisis que utiliza el complejo novedoso. El término "de análisis" o "análisis", tal como se utiliza en la presente memoria, incluye una detección utilizada para determinar la presencia o ausencia de un compuesto que va a ser analizado, y una determinación cuantitativa de una cantidad de un compuesto que va a ser analizado.
Un enzimoinmunoensayo es un ensayo ultrasensible que utiliza una reacción antígeno-anticuerpo. Un enzimoinmunoensayo típico es un enzimoinmunoaensayo heterogéneo, como por ejemplo un procedimiento sándwich, en el que se utilizan un anticuerpo inmovilizado en fase sólida y un anticuerpo marcado con enzima, o un procedimiento competitivo en el que se utilizan el anticuerpo de fase inmovilizada y un antígeno marcado con enzima.
Un antígeno marcado con enzima o un anticuerpo marcado con enzima utilizados en los ensayos expuestos se preparan mediante varios procedimientos. Por ejemplo, en una etapa inicial se desarrolló un procedimiento para preparar aleatoriamente un polímero de enzimas y antígenos o anticuerpos añadiendo glutaraldeido con una reactividad bivalente a una mezcla de las enzimas y los antígenos o anticuerpos (Immunochemistry [Inmunoquímica],1969, Vol. 6, p. 43-52). Más tarde se intentó una mejora para aprovechar el hecho de que la peroxidasa tiene un número pequeño de grupos de amino sobre la superficie de la misma y presenta una fuerte resistencia a una sustancia actuante químicamente reactiva. Más concretamente, se desarrolló un procedimiento mejorado para sintetizar únicamente los anticuerpos deseados marcados con enzima haciendo reaccionar el glutaraldeido con la peroxidasa, retirando el exceso de grupos de aldehído, y mezclar la peroxidasa con el aldehído introducido resultante con los anticuerpos (J. Immunol. Methods, [R. Inmunol. Procedimientos] 1979, Vol. 30, p. 245-255). Así mismo se desarrolló un procedimiento para producir anticuerpos marcados con enzimas en cantidades elevadas en vista del hecho de que la peroxidasa tiene cadenas de azúcares. (J. Histochem, Cytochem, [R. Histoquím. Citoquím] 1947, Vol. 22, p.1084-1091). Específicamente este procedimiento comprende oxidar cadenas de azúcares con ácido peryódico para formar grupos de aldehído, ligar grupos de amino de anticuerpos a aquellos para producir anticuerpos marcados con enzimas.
Se elaboraron y utilizaron diversos agentes de reticulación en reacciones de unión de anticuerpos y enzimas. De estos agentes de reticuladas, se elaboró un agente reticulado heterobifuncional con un grupo de succinimidas y un grupo de maleimidas en ambos extremos (Eng. J. Biochem [R. ingl. Bioquímica], 1979, vol. 101, p. 395-399). Este agente puede específicamente enlazar un grupo amino de una enzima con un grupo SH en una región bisagra de un anticuerpo para producir un anticuerpo marcado con enzima en cantidades elevadas.
Además de los procedimientos anteriores, en los que un antígeno o un anticuerpo se une a una enzima con un de reticulado, se han elaborado determinados procedimientos de acoplamiento utilizando una reacción de avidina-biotina para unir un antígeno o un anticuerpo a una enzima (J. Histochem Cytochem. [R. Histoquím. Citoquím.] 1979, Vol. 27, p. 1131-1139). En estos procedimientos, se utilizó una combinación de dos agentes reactivos. Más concretamente, por un lado, un agente biotilinante se utiliza para preparar un antígeno o anticuerpo en el cual se introduce una biotina, esto es, un antígeno biotinilado o un anticuerpo biotinilado. Por otro lado, 1), se prepara un complejo de una enzima y una avidina, esto es, una avidina con marcada con enzima, mediante un procedimiento de unión química, o 2) se prepara un complejo de una enzima y una avidina mediante una biotina, esto es, una avidina con marcada con enzima mezclando una enzima biotinilada y una avidina en una proporción apropiada.
El procedimiento de unión química 1) comprende unir una enzima y una avidina con glutaraldeido o con un agente de reticulado heterobifuncionales, (Inmuno Chemistry [Inmunoquímica] 1969 Vol. 6, p. 43-52) pudiéndose efectuar de esta forma repitiendo un proceso de un procedimiento para preparar el anticuerpo con marcado con enzima, excepto porque se combinan una enzima y una avidina en lugar de la combinación de una enzima y un anticuerpo.
La enzima biotinilada utilizada en el procedimiento anterior 2) puede prepararse, por ejemplo, de acuerdo con una técnica de manipulación genética, cuando se utiliza luciferasa como enzima (Analitical Boichemistry [Bioquímica Analítica] 1996, Vol. 243, p. 176-180) (and Chemical Ligand Assay [y R. Ensayo sobre Ligantes Químicos] 1198, Vol. 21, p. 85-362). Específicamente, cuando un gen que contiene un gen de luciferasa y un gen aceptor de biotina ligado a aquél se expresa en una célula anfitriona, una proteína fusionada con el aceptor de la luciferasa-biotina es sintetizada en la célula anfitriona. A continuación la biotina se acopla con la proteína fusionada mediante una acción de la célula anfitriona para producir una enzima biotinilada, esto es, una proteína fusionada de aceptor de la luciferasa-biotina en la cual se introduce la biotina.
El procedimiento en el que se utilizan el antígeno biotinilado o el anticuerpo biotinilado y la avidina marcada con enzima resultantes comprende hacer reaccionar una muestra conteniendo un compuesto (un antígeno) que va a ser analizado, con un vehículo que porta sobre él los anticuerpos inmovilizados; lavar la mezcla de reacción; hacer reaccionar con ella el anticuerpo biotinilado; lavar la mezcla de reacción; hacer reaccionar con ella la avidina marcada con enzima y medir una cantidad de la enzima derivada de la avidina con la enzima marcada unida al complejo del vehículo inmovilizado que porta los anticuerpos y el compuesto que va a ser analizado, por medio de lo cual puede determinarse la cantidad del antígeno (Am.J. Clin Pathol. [R. Am. Patología Clínica] 1981, Vol. 75, p. 816-821).
El inmunoanálisis que utiliza la reacción de avidina-biotina tiene ventajas porque, si se prepara de antemano la avidina marcada con enzima, pueden utilizarse diversos anticuerpos como marca después de la bionitilación, y porque una enzima cuya actividad es seriamente dañada por un tratamiento químico puede utilizarse en forma de avidina marcada con enzima manteniendo al tiempo su actividad, si la enzima biotinilada se expresa de acuerdo con la manipulación genética. Sin embargo, el inmunoanálisis anterior tiene desventajas en el sentido de que el número de etapas del proceso se incrementa y los datos obtenidos en cada determinación muestran una reproductibilidad más pobre.
Una tentativa para reducir las etapas reactivas se llevó a cabo mezclando con anticipación un anticuerpo biotinilado, avidina, y una enzima biotinilada utilizándolos en forma de anticuerpo de enzima marcada, esto es, un complejo de enzima biotinilada de anticuerpo-avidina biotinilados. Sin embargo, la reactividad desciende de forma considerable, o la estabilidad se reduce de manera perceptible, y por consiguiente, no puede utilizarse como reactivo tal como es.
La reacción avidina-biotina se aplica, además de al inmunensayo, a un análisis de ADN o de ARN mediante una sonda de ADN (Methods in Enzymology [Procedimientos en Inmunología] Vol. 184, p. 560-617), o en un análisis de receptor-ligande. La aplicación de la reacción de avidina-biotina en los análisis anteriores tiene desventajas similares a las encontradas en los inmunoanálisis.
{En Reznik et al., (Nature Biotechnology) [Biotecnología Natural] 1996 Vol. 14, páginas 1007-1011 [Nature Biotechnology (1996), Vol. 14, pages 1007-1011], se describen ciertas estreptavidinas reticuladas intersubunidades. El documento CN-A-1142610 se refiere a un determinado procedimiento para analizar interacciones no covalentes entre compuestos biológicos que comprende el empleo de activos de biotina e isótopos radioactivos para marcar componentes y la adición de líquido seguido por avidina o seudoestreptavidina de enlaces transversales de forma covalente sobre un soporte sólido. En Liu et al, Analytical Chemistry [Química Analítica] (1995) Vol. 67, No. 10, páginas 1679 a 1683, [Analytical Chemistry (1995) Vol. 67, No. 10, pages 1679 to 1683], se describe un sensor específico para benzonitrilo de microelectrodos de carbono vítreo de nitrilasa modificada. El documento US-A-4,282,287 divulga un determinado proceso de múltiples capas para aplicar sobre una superficie sólida, de forma alternada, en capas sucesivas, la proteína, avidina y un material dilatador que contiene biotina. En Wink et al., Analytical Chemistry [Química Analítica] (1998) Vol. 70, No. 5, páginas 827 a 832 [Analytical Chemistry (1998) Vol. 70, No. 5, pages 827 to 832], se describe un aumento liposómico específico de la sensibilidad en inmunoanálisis de proteínas y péptidos en espectrometría de resonancia de plasmón de superficie}.
De acuerdo con ello, el objeto de la presente invención es poner remedio a las desventajas mencionadas de la técnica anterior y proporcionar un análisis rápido, cómodo y preciso con un número pequeño de etapas del procedimiento.
La presente invención se refiere a un complejo de biotina-avidina-biotina que comprende al menos dos sustancias biotiniladas las cuales son las mismas o diferentes, y una avidina reticulada emparedada entre ellas, en el que la avidina reticulada es un monómero de avidina reticulaa compuesto por una molécula de avidina o un polímero de avidina reticulada compuesto por moléculas de avidina plurales que están unidas entre sí mediante reticulación intermolecular.
En el complejo de biotina-avidina-biotina de la presente invención, al menos una de las sustancias biotiniladas es preferentemente un componente de unión biotinilado, y al menos una de las sustancias biotiniladas es preferentemente una sustancia de marcado biotinilada.
Así mismo, la presente invención se refiere a un proceso para preparar el complejo de biotina-avidina-biotina, que comprende las etapas de:
1)
tratar una avidina con un agente formador de reticulación para preparar una avidina reticulada,
2)
biotinilar las mismas o diferentes sustancias que van a ser biotiniladas para preparar las mismas o diferentes sustancias biotiniladas, y
3)
unir la avidina reticulada y las mismas o diferentes sustancias biotiniladas para formar el complejo biotinia-avidina-biotina.
Así mismo, la presente invención se refiere a un procedimiento de análisis en el que se utiliza el actual complejo biotina-avidina-biotina.
Así mismo, se describe en la presente memoria un procedimiento de análisis caracterizado porque se utilizan 1) un componente de unión biotinilado, 2) una avidina reticulada y 3) una sustancia de marcado biotinilada.
Así mismo, se describe en la presente memoria un procedimiento para analizar un compuesto que va a ser analizado caracterizado porque 1) una muestra que contiene posiblemente el compuesto que va a ser analizado, un componente de unión biotinilado capaz de unirse específicamente al compuesto que va a ser analizado, una avidina reticulada, y una sustancia de marcado biotinilada son puestos en mutuo contacto en cualquier orden secuencial para formar un complejo del compuesto que va a ser analizado, el componente de unión biotinilado, la avidina reticulada, y la sustancia de marcado biotinilada; y 2) analizar una señal derivada de la sustancia de marcado del complejo.
Así mismo, se describe en la presente memoria un equipo de análisis caracterizado por contener una avidina reticulada y un agente biotinilador.
Así mismo, se describe en la presente memoria un equipo de análisis caracterizado por contener
1)
un componente de unión biotinilado,
2)
una avidina reticulada, y
3)
una sustancia de marcado biotinilada.
El término "de análisis" o "análisis" tal como se utiliza en la presente memoria, se aplica a un análisis de unión en el que se utilizan las propiedades de dos compuestos uniéndose específicamente entre sí, correspondiendo uno de los dos compuestos a un compuesto elegido como objetivo, que va a ser analizado, y a continuación el compuesto elegido como objetivo es analizado, utilizando un "componente de unión" capaz de unirse específicamente al compuesto elegido como objetivo que va a ser analizado. Como combinación de los dos compuestos que específicamente se unen entre sí, puede mencionarse una combinación de un antígeno y un anticuerpo, una combinación de un ADN y un ADN o ARN complementario de aquél, una combinación de un ARN y un ADN o ARN complementario de aquél, una combinación de una receptor y un ligante del mismo, como por ejemplo una hormona, citocina, neurotransmisor, o lectina, una combinación de una enzima y un ligante de aquella, como por ejemplo un sustrato análogo de la enzima, una coenzima, un factor regulador, o un inhibidor, una combinación de un análogo de enzima y un sustrato para una enzima que es origen del análogo de enzima y una combinación de un azúcar y una lectina. El análogo de enzima es un compuesto que tiene una alta afinidad con un substrato de la enzima original pero que no muestra ninguna actividad catalítica.
La Figura 1 es un gráfico que muestra los resultados obtenidos mediante la medición AFP de acuerdo con un ELISA utilizando una estreptoavidina reticulada.
La Figura 2 es un gráfico que muestra los resultados obtenidos por la medición AFP de acuerdo con un ELISA utilizando una estreptoavidina no reticulada.
El complejo biotinia-avidina-biotina de la presente invención contiene dos o más sustancias biotiniladas que son las mismas o diferentes entre sí, y una avidina reticulada emparedada entre ellas. La avidina reticulada está unida a cada una de las sustancias biotiniladas mediante una unión de una reacción de biotina-avidina.
La avidina que puede utilizarse en la presente invención es cualquier avidina que se una con la biotina, por ejemplo, una avidina de la clara de huevo, una estreptoavidina, una avidina preparada por una técnica de manipulación genética, esto es, una avidina recombinante, o similares.
La avidina es una proteína compuesta de cuatro idénticas subunidades. La subunidad tiene un emplazamiento de unión con la biotina, y una molécula de avidina puede unirse con cuatro moléculas de biotina. Las subunidades están unidas entre sí mediante una unión covalente. Es sabido que, cuando la avidina es calentada a una temperatura elevada, se escinde en cada subunidad.
En la avidina reticulada, existe reticulación al menos entre subunidades, esto es, reticulación intramolecular. La avidina reticulada puede ser un monómero de avidina reticulada compuesto por una molécula de avidina, y un polímero de avidina reticulada compuesto por moléculas de avidina plurales que se unen entre sí mediante reticulación intermoleculares.
La avidina reticulada puede ser preparada mediante el tratamiento de la avidina con un agente de enlace transversal. El agente de enlace transversal que puede utilizarse es, por ejemplo, un agente de reticulación para unir dos grupos de amino, como por ejemplo glutaral, disuccinimida, dimetilpimelimidato, o dimetilsuberimidato, o un agente de reticulación para unir un grupo de amino y un grupo de carboxilo, por ejemplo, varias carbodiimidas, como por ejemplo 1-etil-3-(3-dimetilaminopropilo) carbodiimida.
La sustancia biotinilada usada en la presente invención se prepara biotinilando cualquier sustancia que va a ser biotinilada. La sustancia que va a ser biotinilada no está concretamente limitada, en tanto en cuanto, pueda ser biotinilada y la sustancia biotinilada resultante se una con la avidina reticulada mediante la reacción biotina-avidina. La sustancia que va a ser biotinilada puede ser cualquier sustancia de una solución, por ejemplo, una sustancia de marcado utilizada para marcar un anticuerpo o un antígeno en un inmunoensayo convencional, o un componente de unión que puede ser biotinilado.
Como sustancia de marcado, puede mencionarse, por ejemplo, una enzima, una sustancia fluorescente o una proteína fluorescente de sustancia de unión, o una sustancia luminiscente, o una proteína luminiscente de sustancia de unión, o un isótopo radioactivo.
La enzima puede ser, por ejemplo, luciferasa, fosfatasa alcalina, peroxidasa, \beta-D-galactosidasa, glucoquinasa, hexoquinasa, o glucosa-6-fosfato de dehidrogenasa (G6PDH).
La sustancia fluorescente puede ser por ejemplo, fluoresceína, rodamina, dansilcloruro, fluoronitrobenzofurazano, quelato de europio, o quelato de samario.
La proteína fluorescente de sustancia de unión puede ser, por ejemplo, una proteína a la cual se unen y sobre la cual se acumulan sustancias fluorescentes.
La sustancia luminiscente puede ser, por ejemplo, un éster de acridinio, adamantil-dioxano, o isolumina; y la proteína luminiscente de sustancia de unión puede ser, por ejemplo, una proteína a la cual se han unido y sobre la cual se han acumulado sustancias luminiscentes.
El isótopo radioactivo puede ser, por ejemplo, ^{32}P, ^{35}S, ^{125}I, o ^{3}H.
La enzima biotinilada que puede utilizarse en la presente invención es, por ejemplo, una enzima biotinilada, como por ejemplo luciferasa, fosfatasa alcalina, peroxidasa, o \beta-D-galactosidasa.
La enzima biotinilada puede ser preparada, por ejemplo, mediante un procedimiento de modificación química o un procedimiento de manipulación genética. El procedimiento de modificación química comprende unir químicamente la biotina a un grupo de aminoácidos de una enzima.
El procedimiento de manipulación genética comprende expresar una proteína fusionada de una enzima y una biotina y un aceptor de la biotina dentro de una célula anfitrión para obtener una enzima biotinilada. El procedimiento de manipulación genética es preferente para una enzima, como por ejemplo una luciferasa, la cual es lábil a una modificación química. El aceptor de la biotina consiste en una proteína que contiene una secuencia de aminoácidos concreta a la cual se añade la biotina dentro de una célula anfitrión. Un gen que contiene una secuencia que codifica la proteína del aceptor pueden seleccionarse de acuerdo con la aplicación de la misma.
Cuando un gen que contiene un gen de enzima (como por ejemplo un gen de luciferasa) y un gen aceptor de la biotina ligado a aquél se expresa en una célula anfitrión, una proteína fusionada del aceptor de la enzima-biotina es sintetizada en la célula anfitrión entonces la biotina se une a la proteína fusionada por la acción de la célula anfitrión, y así puede obtenerse una enzima biotinilada, esto es, una proteína fusionada de aceptor de la enzima-biotina biotinilada.
De las sustancias de marcado biotiniladas que pueden utilizarse en la presente invención, las sustancias distintas a la enzima biotinilada pueden prepararse de acuerdo con procedimientos que en sí mismos son conocidos.
El componente de unión del componente de unión biotinilado que puede utilizarse en la presente invención no está particularmente limitado, en tanto en cuanto pueda ser biotinilado, y pueda unirse específicamente con un compuesto que va a ser analizado. Como componente de unión, pueden mencionarse, por ejemplo, a) una proteína, como por ejemplo un anticuerpo que puede ser un anticuerpo monoclonal o un anticuerpo policlonal, un fragmento de anticuerpo [como por ejemplo, Fab, Fab', F(ab')_{2'}, o Fv] un antígeno proteínico, un receptor, una hormona proteínica, una citosina, una lectina, una enzima, o un análogo enzimático; b) un ácido nucleico como por ejemplo un ADN o un ARN; o c) un compuesto distinto de una proteína o de un ácido nucleico, como por ejemplo un antígeno no proteínico, una hormona no proteínica, un ligante con una enzima (como por ejemplo un sustrato análogo a una enzima, una coenzima, un factor de transcripción, o un inhibidor), un sustrato de una enzima original de un análogo enzimático o un
azúcar.
El componente de unión biotinilado que puede utilizarse en la presente invención y que contiene el componente de unión proteínico (como por ejemplo un anticuerpo, un fragmento de anticuerpo, un antígeno proteínico, un receptor, una hormona proteínica, una citosina, una lectina, una enzima o un análogo enzimático) puede prepararse introduciendo biotina dentro del componente de unión de acuerdo con los procedimientos descritos en conexión con la enzima biotinilada, esto es, el procedimiento de modificación química o el procedimiento de manipulación genética.
El componente de unión biotinilado que puede utilizarse en la presente invención y que contiene el componente de unión del ácido nucleico (como por ejemplo un ADN o un ARN) puede prepararse introduciendo biotina dentro del componente de unión de acuerdo con los procedimientos que son en sí mismos conocidos. Los procedimientos conocidos, son, por ejemplo, un procedimiento en el que una traslación de muesca o una primera enlongación se lleva a cabo bajo la condición de que uno de los cuatros nucleótidos sea sustituido por un nucleótido biotinilado, como por ejemplo un dUTP o un UTP biotinilado, o un procedimiento en el que la síntesis del ADN se lleve a cabo con la condición de que uno de los cuatro nucleótidos sea sustituido por un nucleótido aminado, como por ejemplo un amino-7-dUTP, y el ADN modificado resultante sea sometido a reacción por un derivativo de la biotina apropiado.
Cuando la dUTP biotinilada o la UTP biotinilada que se utiliza en la traslación de muesca o en la primera enlongación, como por ejemplo, es comercialmente disponible un nucleótido que contiene la biotina unida al átomo de carbono-5 del anillo de la pirimidina de la dUTP o de la UTP mediante un enlace, y así puede ser utilizado.
El componente de unión biotinilado que puede utilizarse en la presente invención y que contiene un compuesto distinto de una proteína o de un ácido nucleico puede prepararse introduciendo la biotina en el componente de unión de acuerdo con procedimientos que son en sí mismos conocidos.
Una combinación de las sustancias biotiniladas del complejo biotina-avidina-biotina de la presente invención no está particularmente limitada, siempre que el complejo contenga al menos dos sustancias biotiniladas que pueden ser las mismas o diferentes entre sí, y una avidina reticulada emparedada entre ellas. La combinación puede ser, por ejemplo, una combinación de un componente de unión biotinilado y una sustancia de marcado biotinilada, una combinación de un componente de unión biotinilado y el mismo o diferente componente de unión biotinilado, o una combinación de una sustancia de marcado biotinilada y una misma o diferente sustancia de marcado biotinilada. Es preferente la combinación del componente de unión biotinilado y la sustancia de marcado biotinilada.
Un componente de unión biotinilado preferente que se utiliza en la presente invención contiene una biotina dentro de una molécula, esto es, una molécula de biotina por molécula de componente de unión. En una forma de realización preferente en la presente invención, puede utilizarse un fragmento Fab' de anticuerpo como componente de unión biotinilado. El fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado puede prepararse introduciendo covalentemente una molécula de biotina dentro de un fragmento Fab' de anticuerpo obtenido a partir de un anticuerpo (el cual puede se un anticuerpo monoclonal o un anticuerpo policlonal) que específicamente se une a un compuesto que va a ser
analizado.
El fragmento Fab' de anticuerpo debe prepararse digiriendo un anticuerpo con pepsina, y reduciendo el fragmento F(ab')_{2} de anticuerpo resultante con un agente reductor, como por ejemplo \beta-mercaptoetanol o amina de mercaptoetilo. Más concretamente, existe una unión S-S que conecta dos cadenas gruesas en la región de bisagra de una molécula del anticuerpo. La digestión con pepsina tiene lugar corriente abajo de la unión S-S sobre el extremo C, y así la unión S-S permanece en la región extremo C del fragmento F(ab')_{2} de anticuerpo. Cuando la unión S-S es reducida con un agente reductor, dos moléculas de un fragmento Fab' de anticuerpo se forman a partir de una molécula del fragmento F(ab')_{2} de anticuerpo. El fragmento Fab' de anticuerpo resultante contiene un grupo SH en la región extremo C, respectivamente.
El fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado que tiene una molécula de biotina por molécula de fragmento Fab' de anticuerpo puede prepararse haciendo reaccionar el fragmento Fab' de anticuerpo resultante, que tiene un grupo SH, con un derivado de la biotina que tiene un grupo maleimida.
El antígeno biotinilado que puede utilizarse en la presente invención es preferentemente un producto preparado introduciendo covalentemente una molécula de biotina en un antígeno. El antígeno biotinilado puede prepararse de acuerdo con los procedimientos descritos en conexión con la enzima biotinilada, esto es, el procedimiento de modificación química o el procedimiento de manipulación genética.
El complejo de biotina-avidina-biotina de la presente invención puede prepararse de acuerdo con, sin que ello suponga limitación, por ejemplo, el proceso de preparación de la presente invención. De acuerdo con el proceso de preparación de la presente invención, la avidina reticulada, y los mismos o diferentes productos biotinilados son preparados separadamente de antemano concurrente o secuencialmente para formar el complejo de biotina-avidina-biotina de la presente invención.
El complejo de biotina-avidina-biotina de la presente invención puede utilizarse, por ejemplo, en el procedimiento de análisis de la presente invención. En la presente invención un producto biotinilado apropiado, concretamente un componente de unión biotinilado, puede seleccionarse de acuerdo con un compuesto que va a ser analizado. Por ejemplo, cuando un antígeno es un compuesto que va a ser analizado, un anticuerpo biotinilado o un fragmento de anticuerpo biotinilado puede utilizarse introduciendo la biotina en un anticuerpo o en un fragmento de anticuerpo que específicamente reaccione con el antígeno. Cuando un anticuerpo es un compuesto que va a ser analizado, puede utilizarse un antígeno biotinilado preparado introduciendo biotina en un antígeno reconocido por el anticuerpo. Cuando un ADN o un ARN es un compuesto que va a ser analizado, puede utilizarse un ADN biotinilado o un ARN biotinilado preparado introduciendo biotina en un ADN o ARN complementario en el ADN o ARN que va a ser analizado. Cuando un receptor es un compuesto que va a ser analizado, puede utilizarse un ligante biotinilado preparado utilizando biotina en un ligante del receptor. Cuando un ligante de un receptor es un compuesto que va a ser analizado, puede utilizarse un receptor biotinilado preparado introduciendo biotina en un receptor del ligante. Cuando una enzima es un compuesto que va a ser analizado, puede utilizarse un ligante biotinilado preparado utilizando biotina en un ligante de la enzima. Cuando un ligante de una enzima es un compuesto que va a ser analizado, puede utilizarse una enzima biotinilada preparada utilizando biotina en una
enzima.
La presente invención, esto es, el procedimiento de análisis, y el equipo de análisis en el que puede emplearse el presente complejo de biotina-avidina-biotina de la presente invención, se describirán con mayor detalle a continuación en la presente memoria principalmente como formas de realización en las que se utilice el fragmento Fab' de anticuerpo, como componente de unión biotinilado, y la enzima biotinilada se utilice como sustancia de marcado biotinilada.
Por ejemplo, el anticuerpo de enzima marcada puede obtenerse mezclando, en una proporción adecuada, 1) el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado, 2) la avidina de enlaces transversales, y 3) la enzima biotinilada, preparadas cada una de antemano de acuerdo con el procedimiento anteriormente mencionado, manteniendo al tiempo una actividad de la enzima y una actividad del anticuerpo.
Así mismo, 1) el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado, 2) la avidina reticulada, y 3) la enzima biotinilada pueden utilizarse separadamente. Por ejemplo, después de hacerse reaccionar el excipiente de anticuerpo-inmovilizado y un compuesto (un antígeno) que va a ser analizado,
a)
los tres reactivos 1) a 3) anteriormente mencionados se añaden en orden secuencial según lo expuesto para desarrollar las reacciones en tres etapas,
b)
una mezcla preparada de antemano a partir del fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado y de la avidina reticulada se hace reaccionar entre ellos, y a continuación se hace reaccionar la enzima biotinilada para de esta forma desarrollar las reacciones en dos etapas, o
c)
se hace reaccionar el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado, y a continuación se hace reaccionar una mezcla preparada de antemano a partir de la avidina reticulada y la enzima biotinilada, para desarrollar las reacciones en dos etapas.
El modo de empleo de los tres agentes expuestos, esto es, si los reactivos se utilizan después de formarse de antemano la mezcla de los mismos, o se utilizan separadamente, puede ser adecuadamente seleccionado de acuerdo con un procedimiento de medición utilizado.
El procedimiento de análisis de la presente invención puede aplicarse en un inmunoensayo convencional, como por ejemplo un procedimiento sándwich o un procedimiento competitivo, sin ninguna modificación, excepto porque pueden utilizarse 1) el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado, 2) la avidina reticulada, y 3) la enzima biotinilada.
Por ejemplo, de acuerdo con el procedimiento de análisis de la presente invención en el que se utiliza el anticuerpo marcado con enzima preparado mezclando, en las proporciones adecuadas 1) el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado, 2) la avidina reticulada, y 3) la enzima biotinilada en el procedimiento sándwich, se inmoviliza sobre un vehículo insoluble apropiado un anticuerpo o un fragmento de anticuerpo (un primer anticuerpo) que hace reaccionar un compuesto que va a ser analizado en un epítope diferente del reconocido por el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado. A continuación, una superficie del excipiente insoluble es revestida con un agente de bloqueo apropiado, como por ejemplo albúmina de suero de bovino (BSA) o gelatina, para impedir la unión no específica entre el vehículo insoluble y una muestra. A continuación, la muestra es añadida a y puesta en contacto con el primer anticuerpo durante un periodo de tiempo predeterminado, por ejemplo, entre 5 minutos y 3 horas, a una temperatura predeterminada, por ejemplo, de 4ºC a 40ºC, preferentemente alrededor de la temperatura ambiente, para llevar a cabo una reacción (una primera reacción). A continuación la mezcla de los tres reactivos, esto es, el anticuerpo marcado con enzima, es añadido y puesto en contacto con la mezcla reactiva durante un periodo de tiempo predeterminado, por ejemplo, de 5 minutos a 3 horas, a una temperatura predeterminada, por ejemplo, de 4ºC a 40ºC, preferentemente alrededor de la temperatura ambiente, para llevar a cabo una reacción (una segunda reacción). El conjunto es lavado con un detergente apropiado, como por ejemplo una solución salina fisiológica, que contenga un surfactante, y a continuación se determina cuantitativamente una cantidad de los anticuerpos marcados con enzima presentes en el excipiente insoluble. Una cantidad de compuesto que va a ser analizado en la muestra puede calcularse mediante las determinaciones resultantes.
En el procedimiento de análisis de la presente invención, los tres reactivos pueden añadirse separadamente para llevar a cabo las reacciones en dos o tres etapas según lo expuesto, en vez de llevar a cabo las reacciones en una etapa añadiendo la mezcla de los tres reactivos, esto es, el anticuerpo marcado con enzima.
Las subunidades de la avidina reticulada utilizadas en el procedimiento de análisis de la presente invención están unidas covalentemente entre sí, por consiguiente, cuando el anticuerpo marcado con enzima es preparado mezclando en la proporción adecuada 1) el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado, 2) la avidina reticulado y 3) la enzima biotinilada, la actividad de la enzima y la actividad del anticuerpo pueden ser mantenidas de forma estable. Por el contrario, la reactividad del anticuerpo marcado con enzima convencional que contiene una avidina no reticulada, esto es, un complejo de la enzima biotinilada/avidina/anticuerpo biotinilado, se reduce en gran medida como anticuerpo marcado con enzima. La razón de ello parece ser que cuando las dos moléculas de biotina (un anticuerpo biotinilado y la enzima biotinilada) se unen con una molécula de avidina, se impone una fuerte tensión sobre la avidina, como en el caso en el que se aplica una alta temperatura, y así las subunidades se escinden entre sí.
Así mismo, cuando el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado que contiene una molécula de biotina dentro de una molécula de aquél, se utiliza junto con la enzima biotinilada, la actividad de la enzima y la actividad del anticuerpo pueden ser mantenidos de forma más estable. La razón de ello parece ser que cuando un fragmento Fab' de anticuerpo, un antígeno, o una enzima contienen varias moléculas de biotina, se desarrollan reacciones de acoplamiento en cadena a través de las avidinas, se forman moléculas de los anticuerpos marcados con enzima y tienen lugar reacciones indeseables, como por ejemplo una precipitación.
El equipo de análisis descrito en la presente memoria contiene la avidina de enlaces transversales y el agente biotinilador. El agente biotinilante que puede utilizarse es un agente biotinilador convencional, como por ejemplo N-biotinoílo- N'-(6-maleimidahexagonoílo)-hidracida, o N-hydroxisuccinimida biotinoílo-\varepsilon-aminocaproato. Un fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado y una enzima biotinilada son preparados biotinilando, con agente biotinilador, un fragmento Fab' de anticuerpo y una enzima dispuestos separados del equipo de análisis pueden utilizarse en combinación con la avidina reticulada como componente del equipo de análisis.
Además de la avidina reticulada y del agente biotinilador, el kit de análisis puede así mismo contener la sustancia de marcado biotinilada, como por ejemplo una enzima biotinilada. El equipo de análisis, puede contener la avidina reticulada, la sustancia de marcado biotinilada, y el agente biotinilador como reactivo separado, respectivamente. Alternativamente, el equipo puede contener estos elementos en forma de mezcla de la avidina reticulada y de la sustancia de marcado biotinilada, y en forma de componente único del agente biotinilante.
El equipo de análisis puede contener, en lugar del agente biotinilante, el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado y la sustancia de marcado biotinilada, como por ejemplo la enzima biotinilada, como componentes de aquél. Más en concreto, alternativamente, el equipo de análisis contiene 1) el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado, 2) la avidina reticulada, y 3) la sustancia de marcado biotinilada. El equipo de análisis puede contener 1) el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado, 2) la avidina reticulada, y 3) la sustancia de marcado biotinilada, como componentes separados, y como una mezcla de dos o más componentes. Ejemplos del equipo de análisis que contiene la mezcla son un equipo de análisis que contiene una mezcla del fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado, la avidina de enlaces transversales y la sustancia de marcado biotinilada; un equipo de análisis que contiene una mezcla del fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado, y la avidina reticulada, y un componente único de la sustancia de marcado biotinilada; y un equipo de análisis que contiene un componente único del fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado, y una mezcla de la avidina reticulada, y la sustancia de mercado biotinilada.
El equipo de análisis puede utilizarse solo o, si se desea, como combinación de los otros reactivos, dentro del procedimiento de análisis de la presente invención.
Aunque la presente invención se describe principalmente con respecto a la forma de realización en la que el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado se utiliza como componente de unión biotinilado, y la enzima biotinilada se utiliza como sustancia de marcado biotinilada, un antígeno biotinilado puede utilizarse en lugar del fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado para llevar a cabo la presente invención.
A continuación se describirá una forma de realización de la presente invención en la que la enzima biotinilada se utiliza como sustancia de marcado biotinilada.
Por ejemplo, en el procedimiento de análisis de la presente invención en el que se utiliza el antígeno de enzima marcada preparado mezclando en la proporción adecuada 1) un antígeno biotinelado, 2) la avidina reticulada, y 3) la enzima biotinilada, un antígeno puede ser analizado inmunológicamente, por ejemplo, mediante un procedimiento competitivo. Más concretamente, un anticuerpo o un fragmento de anticuerpo (un primer anticuerpo) que hace reaccionar un compuesto que va a ser analizado es inmovilizado en un excipiente insoluble apropiado. A continuación, una superficie del excipiente insoluble es revestida con un agente de bloqueo apropiado, como por ejemplo albúmina de suero de bovino (BSA) o gelatina, para evitar una unión no específica entre el excipiente insoluble y una muestra. A continuación, la muestra y el antígeno de enzima marcada, el cual es una mezcla de los tres reactivos, son añadidos a y puestos en contacto con el excipiente insoluble durante un periodo de tiempo predeterminado, por ejemplo, de 5 minutos a 3 horas, a una temperatura predeterminada, por ejemplo, de 4ºC a 40ºC, preferentemente alrededor de la temperatura ambiente, para llevar a cabo la reacción. Cuando, el conjunto es lavado con un detergente apropiado, como por ejemplo una solución salina fisiológica que contenga un surfactante, se determina cuantitativamente una cantidad de los antígenos marcados con enzima presentes en el excipiente insoluble. Una cantidad del compuesto que va a ser analizado en la muestra puede calcularse a partir de las determinaciones resultantes.
En el procedimiento de análisis de la presente invención, los tres agentes reactivos pueden añadirse separadamente para llevar a cabo las reacciones en dos o tres etapas según lo expuesto, en lugar de llevar a cabo las reacciones en una etapa añadiendo la mezcla de los tres reactivos, esto es, el antígeno de enzima marcada.
Así mismo, en lugar del fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado o del antígeno biotinilado, la presente invención puede llevarse a cabo, utilizando otros componentes de unión biotinilados, como por ejemplo un anticuerpo biotinilado, un fragmento de anticuerpo biotinilado, un ADN biotinilado, un ARN biotinilado, un receptor biotinilado, una enzima biotinilada, un ligante biotinilado (incluyendo un ligante con receptor y un ligante con una enzima), un análogo enzimático biotinilado, un producto biotinilado introduciendo biotina en una sustancia de una enzima original de un análogo enzimático, una lectina biotinilada, o un azúcar biotinilado.
Así mismo, en lugar de la enzima biotinilada, la presente invención puede llevarse a cabo utilizando otras sustancias de marcado biotiniladas, como por ejemplo una sustancia fluorescente biotinilada o una proteína de sustancia de unión fluorescente biotinilada, una sustancia luminiscente biotinilada o una proteína de sustancia de unión luminiscente biotinilada, o un isótopo radioactivo biotinilado.
Ejemplos
La presente invención se ilustrará de forma más completa mediante, sin que ello suponga limitación, los siguientes Ejemplos.
Ejemplo 1 1) Preparación de un fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado
A partir de un antisuero obtenido de un conejo inmunizado con una \alpha-fetoproteína (AFP) humana, se obtuvo una fracción IgG de anticuerpo específica mediante una columna de cromatografía de afinidad utilizando una Sefarosa 4B de AFP-inmovilizada.
A la fracción IgG de anticuerpo específica [solución tamponada (pH 4,5) de acetato 0,1 mol/l], se añadió un 2% en peso de pepsina. La digestión se llevó a cabo en una estufa de incubación hasta el día siguiente a 37ºC para obtener una fracción F(ab')_{2} de fragmento de anticuerpo con un peso molecular de 100,000 de una cromatografía en gel. La fracción F(ab')_{2} fue dializada con una solución tamponada (pH 5,0) de acetato 50 mmol/l. A 5 mg (1 ml) de la fracción F(ab')_{2} dializada, se añadieron 50 \mul de 2-mercaptoetilamina de 0,25 mol/l [solución tamponada (pH 5,0) de acetato 50 mmol/1]. La reducción fue llevada a cabo a 37ºC durante 90 minutos. La mezcla reactiva resultante fue aplicada a una columna de Sephadex G-25 (1,5 x 13 cm) que había sido equilibrada con una solución tamponada (pH 7,0) de fosfato 50 mmol/l conteniendo ácido etilenediaminetetraacético (EDTA), de 1 mmol/l, y a continuación se mezcló una fracción eluída de un fragmento Fab' de anticuerpo en un volumen vacío.
A la fracción del fragmento Fab' de anticuerpo, se añadieron 0,4 mg de N-biotinoílo-N'-(6-maleimidehexagonoílo)-hidracida disueltos en 0,1 ml de dimetilformamida. La mezcla se dejó reposar hasta la mañana siguiente a temperatura ambiente, y a continuación se aplicó a una columna Sephadex G-25 (1,5 x 13 cm) que había sido equilibrada con una solución salina fisiológica. Se mezcló un fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado en un volumen vacío.
2) Preparación de una estreptoavidina reticulada
A 1 mg de estreptoavidina purificada disuelta en 1 ml de solución tamponada (pH 7,0) de fosfato 0,1 mol/l, se añadieron 20 \mul de una solución de glutaral al 1% [solución tamponada (pH 7,0) de fosfato 0,1 mol/l]. El conjunto fue mezclado y dejado reposar a 4ºC durante 16 horas. A la mezcla reactiva, se añadieron 20 \mul de una solución de borohidruro de sodio de 4 mg/ml preparada con una solución tamponada (pH 7,0) de fosfato 0,1 mol/l. La mezcla se dejó reposar a temperatura ambiente durante 4 horas para reducir el aldehído. La mezcla reactiva fue aplicada a una columna Sephadex G-25 (1,5 x 15 cm) que había sido equilibrada con una solución de NaCl de 0,3 mol/l. Se mezcló estreptoavidina reticulada eluída en un volumen vacío.
3) Revestimiento de un anticuerpo monoclonal de anti-AFP
Dentro de cada pocillo de una placa blanca de 96 pocillos, se vertieron 100 \mul de un anticuerpo monoclonal de anti-AFP (Oriental Yeast Col., Ltd.) ajustado a 5 \mug/ml con una solución tamponada de (pH 9,5) de carbonato de 50 mmol/l. El revestimiento se llevó a cabo sacudiendo la mezcla a 37ºC durante 2 horas, y a continuación los pocillos se lavaron con una solución de lavado [solución tamponada (pH 7,5) de tris-HCl de 20 mmol/l conteniendo Tween 20 al 0,1%]. La placa fue utilizada en el siguiente procedimiento.
4) Preparación de un anticuerpo marcado con enzima
El fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado (una concentración final = 0,1 \mug/ml) preparada en el Ejemplo 1; 1), la estreptoavidina reticulada (una concentración final = 1,2 \mug/ml) preparada en el Ejemplo 1; 2) y una proteína fundida de aceptor de la luciferasa-biotina (Kikkoman Cor.) (una concentración final = 0,07 \mug/ml) fueron mezclados en una solución tamponada (pH 7,5) de HEPES de 50 mmol/l conteniendo un 5% de glicerol, un 1% de albúmina de suero de bovino (BSA), y un EDTA de 1 mmol/l, y el conjunto se dejó reposar a temperatura ambiente durante 2 horas. La mezcla resultante se utilizó como anticuerpo marcado con enzima en el siguiente procedimiento.
5) Medición de la AFP por un procedimiento ELISA
Dentro de cada pocillo revestido con los anticuerpos, se vertieron 100 \mul de soluciones AFP estándar, que habían sido diluidas en concentraciones predeterminadas (1 pg/ml, 10 pg/ml y 100 pg/ml) con una solución marcado con enzima reactiva (la solución de lavado anteriormente mencionada conteniendo 0,15 mol/l de NaCl), y la reacción se llevó a cabo sacudiendo la mezcla a 37ºC durante 1 hora. Después de lavar el pocillo con la solución de lavado cuatro veces, se vertieron dentro de cada pocillo 100 \mul del anticuerpo marcado con enzima preparado en el Ejemplo 1; 4) y la reacción se llevó a cabo sacudiendo la mezcla a 37ºC durante 1 hora. Después de lavar el pocillo con la solución de lavado cuatro veces, la placa fue situada en un detector de emisiones. Como sustancia, se añadieron 100 \mul de una solución tamponada (pH 7,5) HEPES de 50 mmol/l conteniendo 0,2 mg/ml de luceferina, 40 mmol/l de ATP, y 150 mmol/l de MgSO_{4}, y a continuación se midió cada cantidad acumulativa de luminiscencia durante 10 segundos.
Los resultados se muestran en la Figura 1. Como se evidencia a partir de la Figura 1, la respuesta de la cantidad de luminiscencia se obtuvo cuando la concentración de AFP era muy baja.
De acuerdo con lo antes descrito, se encontró que el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado puede ser unido de manera estable a la enzima biotinilada, utilizando estreptoavidina tratada con un agente reticulado.
Ejemplo Comparativo 1
Como Ejemplo comparativo, el procedimiento descrito en el Ejemplo 1 4) y Ejemplo 1 5) se repitió excepto en que se utilizó avidina sin un tratamiento reticulado en lugar de estreptoavidina reticulada preparada en el Ejemplo 1 2). Los resultados se muestran en la Figura 2. Como se evidencia en la Figura 2, se obtuvo escasa respuesta de luminiscencia en relación con una cantidad de AFP. Se encontró que, cuando se utilizó la estreptoavidina no reticulada, el fragmento Fab' de anticuerpo biotinilado no podía encontrarse en la enzima biotinilada.
Aplicabilidad industrial
De acuerdo con la presente invención, un compuesto que va a ser analizado puede ser rápida, cómoda y precisamente analizado aprovechando al tiempo la reacción avidina-biotina.

Claims (10)

1. Un complejo de biotina-avidina-biotina que comprende al menos dos sustancias biotiniladas que son idénticas o diferentes, y una avidina reticulada emparedada entre ellas, en el que la avidina reticulada es un monómero de avidina reticulada compuesto por una molécula de avidina o polímero de avidina de enlaces transversales compuesto por una pluralidad de moléculas de avidina que están unidas entre sí mediante reticulación intermolecular.
2. El complejo de biotina-avidina-biotina de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos una de dichas sustancias biotiniladas es un componente de unión biotinilado y al menos una de dichas sustancias biotinaladas es una sustancia de marcado biotinilada.
3. El complejo de biotina-avidina-biotina de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho componente de unión es un anticuerpo, un fragmento de anticuerpo, un antígeno, una ADN, un ARN, un receptor, un ligado a un receptor, una enzima, un ligado a una enzima, un análogo de enzima, un sustrato para una enzima que es un origen de un análogo de enzima, una lectina o un azúcar.
4. El complejo de biotina-avidina-biotina de acuerdo con la reivindicación 3, en el que dicho fragmento de anticuerpo es Fab'.
5. El complejo de biotina-avidina-biotina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que dicha sustancia de marcado biotinilada es una enzima biotinilada, una sustancia fluorescente biotinilada, una proteína unida a una sustancia fluorescente biotinilada, una sustancia luminiscente biotinilada, una proteína unida a una sustancia luminiscente biotinilada o un isótopo radioactivo biotinilado.
6. El complejo de biotina-avidina-biotina de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicha enzima biotinilada es una proteína de fusión biotinilada de una enzima y de un aceptor de la biotina.
7. El complejo de biotina-avidina-biotina de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicha enzima biotinilada es una luciferasa biotinilada.
8. El complejo de biotina-avidina-biotina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha avidina reticulada es una avidina de clara de huevo reticulado, una estreptoavidina reticulada o una avidina recombinante reticulada.
9. Procedimiento para preparar el complejo de biotina-avidina-biotina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, comprendiendo las etapas de:
1)
tratar una avidina con un agente reticulante para preparar una avidina reticulada;
2)
biotinilar las mismas o diferentes sustancias que van a ser biotiniladas para preparar las mismas o diferentes sustancias biotiniladas; y
3)
unir dicha avidina reticulada y dichas mismas o diferentes sustancias biotiniladas para formar dicho complejo de biotina-avidina-biotina de acuerdo con la reivindicación 1.
10. Procedimiento de análisis, en el que se utiliza el complejo de biotina-avidina-biotina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
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