FI78788C

FI78788C - Diagnostiska partiklar, foerfarande foer framstaellning av dessa och komposition, som innehaoller dessa.

Info

Publication number: FI78788C
Application number: FI842889A
Authority: FI
Inventors: Robert Rosenstein
Original assignee: Becton Dickinson Co
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1984-07-18
Publication date: 1989-09-11
Also published as: FI78788B; EP0138297A1; DK391884D0; CA1222450A; JPS6080766A; FI842889A; MY100973A; DK391884A; US4582810A; EP0138297B1; FI842889A0; AU563639B2; DK159176B; AU2843384A; DK159176C; DE3479443D1

Description

2 78788

Diagnostisia hiukkasia, menetelmä niiden valmistamiseksi ja niitä sisältävä koostumus

Keksintö koskee diagnostisia hiukkasia, joita käy-5 tetään määrättyjen antigeenien toteamiseksi. Keksintö koskee myös tällaisia hiukkasia sisältävää diagnostista koostumusta .

Vasta-aineet rakentuvat suurista proteiinimolekyy-leistä, joita eläimet muodostavat vasteena vieraan aineen 10 läsnäololle ja joiden tehtävänä on tämän aineen neutralointi. Vasta-ainemolekyyli voi olla erittäin spesifinen. Määrätystä molekyylistä, joka on tämän vasta-aineen antigeeni, se tunnistaa vain määrätyn kohdan. Suuren spesifisyytensä ansiosta vasta-aineet ovat erittäin käyttökelpoi-15 siä erilaisten antigeenien läsnä olon tai puuttumisen määrittämisessä ja onkin kehitetty lukuisia testimenetelmiä, esim. radioimmunoanalyysi, jotka perustuvat vasta-aineiden spesifisyyteen. Melko hiljattain on kehitetty monoklo-naalisia vasta-aineita, jotka ovat tarjonneet käytännön 20 menetelmän vasta-ainefraktion toteamiseksi, joka sisältää vain yhden tyyppistä vasta-ainemolekyyliä. Useimmissa diagnostisissa testeissä tavanomaiset vasta-ainefraktiot voidaan korvata monoklonaalisilla vasta-aineilla ja siten voidaan saavuttaa suurempi tarkkuus ja luotettavuus kuin 25 tavanomaisia vasta-ainefraktioita käyttävillä testeillä.

Kehitettyjen testien erikoistyyppiä on agglutinaa-tiotesti, joka on erityisen käyttökelpoinen suurien, useita vasta-aineen tunnistuskohtia (antigeenideterminanttej a) omaavien antigeenien toteamiseksi. Vasta-ainemolekyylit 30 sidotaan hyvin pieniin polymeerihiukkasiin ja hiukkasiin sidottu vasta-aine muodostaa suspension nesteväliaineessa. Antigeenin läsnäollessa hiukkasiin sidottu vasta-aine tarttuu antigeenin tunnistuskohtiin. Jos useamman kuin yhden hiukkasen pinnalla olevat vasta-ainemolekyylit tart-35 tuvat samaan antigeenimolekyyliin, hiukkaset silloittuvat, 2 78788 agglutinoituvat ja saostuvat liuoksesta useiden hiukkasten muodostamana silloittumana. Suspendoituneiden hiukkasten agglutinoituminen ja saostuminen voidaan helposti havaita visuaalisesti ja näin antigeenin läsnäolo voidaan todeta 5 hyvin yksinkertaisen ja hyvin luotettavan testin avulla.

Erään yleisesti käytetyn menetelmän vasta-aineiden kiinnittämiseksi polymeerihiukkasiin ovat kuvanneet Mol-day, R.S.,m W.J. Dreyer, A. Rembaum ja S.P.S. Yen, "New Immunolatex Spheres: Visula Makers of Antigens on Lumpho-10 cytes for Scanning Electron Microscopy", J. Cell Biol (1975) 64, s. 75-88. Karboksylaatilla derivatisoitujen lateksihiukkasten annetaan reagoida vasta-aineen kanssa karbodi-imidin läsnäollessa siten, että kytketään vasta-aineen pinnalla olevat aminoryhmät peptidin karboksyyli-15 ryhmiin. Tällä menetelmällä voidaan sitoa suhteellisen pieni vasta-aine tai immunoglobuliinimolekyylejä kuten IgG, mutta sillä ei voida tyydyttävästi sitoa suurempia vasta-ainemolekyylejä kuten IgM:ää. Lisäksi tässä menetelmässä ei voida säädellä hiukkaseen sitoutuvan vasta-aineen 20 määrää. Jos hiukkasiin sitoutuu liikaa vasta-ainetta, hiukkaset saattavat agglutinoitua liian aikaisin, so. ennen antigeenin lisäämistä.

Toinen menetelmä vasta-aineiden sitomiseksi latek-sihiukkasiin on adsorboida vasta-aineet lateksihiukkasten 25 pintaan, kuten ovat kuvanneet Carel J. Van Oss ja J.M. Singer "The Binding of Immune Globulins and Other Proteins by Polystyrene Latex Particles", J. Reticuloendothelial Soc. (1966), 3. s. 29-40. Tämän menetelmän toimivuus riippuu huomattavassa määrin kulloisestakin lateksi-30 erästä, sillä eri erien adsorptio-ominaisuudet ja pysyvyys eroavat suuresti toisistaan. Tulosten epävarmuuden vuoksi tätä menetelmää käytetään lähinnä suurempiin vasta-aine-molekyyleihin kuten IGM:ään.

Tarpeellisina on pidettävä lateksihiukkasista ja 35 niihin sidotusta vasta-aineesta muodostuva tuote, joka on 3 78788 valmistettavissa tasalaatuisena vasta-aineen tyypistä ja lateksihiukkasten kulloisenkin valmistuserän adsorptio-ominaisuuksista riippumatta. Lisäksi on tarpeellista voida säätää hiukkasiin sidottujen vasta-ainemolekyylien määrää 5 sen varmistamiseksi, että hiukkasiin ylimäärin sitoutuneet vasta-ainemolekyylit eivät aiheuta ennenaikaista aggluti-oitumista ja että hiukkasiin on kuitenkin sitoutunut riittävästi vasta-ainemolekyylejä agglutinoimaan hiukkaset nopeasti antigeenin läsnä ollessa.

10 Keksintö koskee diagnostista hiukkasta, jolle on tunnusomaista, että se käsittää karboksylaatilla der ivat i-soidun polymeeriytimen, jonka halkaisija on noin 0,2 - 1.0 pm, useita avidiiniryhmiä, jotka ovat liittyneet mainittuun ytimeen amidisidosten välityksellä, useita biotii- 15 niryhmiä, jotka on kompleksoitu mainittuihin avidiiniryh-miin, ja useita vasta-ainemolekyylejä, jotka ovat liittyneet amidisidosten välityksellä huomattavaan osaan mainittuja biotiiniryhmiä. Keksintö koskee myös diagnostista koostumusta, jolle on tunnusomaista, että se sisältää 20 useita hiukkasia, jotka käsittävät karboksylaatilla deri-vatisoidun polymeerinytimen, jonka halkaisija on noin 0,2- 1.0 pm, useita avidiiniryhmiä, jotka ovat liittyneet mainittuun ytimeen amidisidosten välityksellä, useita biotiiniryhmiä, jotka on kompleksoitu mainittuihin avidiiniryh- 25 miin, ja useita vasta-ainemolekyylejä, jotka ovat liittyneet amidisidosten välityksellä huomattavaan osaan mainittuja biotiiniryhmiä, sekä vesipitoista väliainetta, johon mainitut hiukkaset on suspendoitu. Keksintö koskee lisäksi menetelmää diagnostisten hiukkasten valmistamiseksi. Mene-30 telmälle on tunnusomaista, että muodostetaan karboksylaatilla derivatisoituja polymeeriydinhiukkasia, joiden halkaisija on noin 0,2-1,0 pm, liitetään avidiinimolekyylejä ydinhiukkasiin amidisidosten välityksellä, sidotaan bio-tiinimolekyylejä vasta-ainemolekyyleihin amidisidosten 35 välityksellä ja kompleksoidaan ydinhiukkasiin liitetty , 78788 avidiini ja vasta-ainemolekyyliin sidottu biotiini. Keksinnön mukaisesti lateksihiukkaset, joiden pinnalla on useita vapaita karboksyyliryhmiä, sidotaan avidiiniin kar-bodi-imidivälituotteen avulla. Biotiini sitoutuu kovalen-5 tisti vasta-aineeseen. Seoksen, jossa on biotiinia ja bio-tinyloitua vasta-ainetta ennalta määrätyssä moolisuhtees-sa, annetaan reagoida lateksiin sitoutuneen avidiinin kanssa, jolloin vasta-aineosa sitoutuu määrättyyn kohtaan avidiinin sitoutumisaluetta. Vasta-ainemolekyylien, jotka 10 liittyvät avidiini-biotiinisilloituksen välityksellä lateksiin, lukumäärää säädellään sen varmistamiseksi, että hiukkaset pysyvät suspendoituneina siksi, kunnes ne sil-loittuvat ja agglutinoituvat vasta-aineen antigeenin läsnä ollessa.

15 Diagnostiset hiukkaset voidaan suspendoida nestevä- liaineeseen muodostamaan lateksikoostumus, jolla voidaan diagnostisoida antigeenin läsnä olo, joka on sitoutuneelle vasta-aineelle spesifinen. Nesteväliaineeseen suspendoitu-neet diagnostiset hiukkaset agglutinoituvat silloittumalla 20 antigeenimolekyyleihin, joissa on useita vasta-aineen tunnistamia antigeenideterminantteja ja silloittuneet diagnostiset hiukkaset saostuvat nesteväliaineesta.

Diagnostisten hiukkasten muodostamiseksi kiinnitetään karboksylaatilla derivatisoidut lateksiydinhiukkaset 25 avidiiniin amidisidoksella, joka muodostuu polymeeriydin-hiukkasen pinnalla olevien karboksyyliryhmin ja avidiinin primaaristen aminoryhmien välillä. Ko. vasta-aine kiinnitetään biotiiniin amidisidoksella, joka muodostuu biotii-nihapon karboksyyliryhmän ja vasta-aineen amiiniryhmän 30 välillä. Avidiinin affiniteetti biotiiniin on erittäin voimakas ja vasta-aineeseen sitoutunut biotiiniosa muodostaa helposti kompleksin ydinhiukkaseen sitoutuneen avidii-niosan kanssa. Jotta voitaisiin olla varmoja siitä, että diagnostiset hiukkaset ovat pysyviä lateksisuspension muo-35 dossa agglutinaatiotestiin saakka, säädellään jokaiseen 5 78788 ydinhiukkaseen sitoutuneiden vasta-aineosien lukumäärää. Jotta voitaisiin estää liiaksi biotinyloidun vasta-aineen kompleksoimasta ydinhiukkasiin sitoutuneita avidiiniosia, annetaan seoksen, jossa on vapaata biotiinihappoa ja bio-5 tinyloitua vasta-ainetta ennalta määrätyssä moolisuhtees-sa, reagoida ydinhiukkasiin sitoutuneen avidiinin kanssa niin, että biotiinihappo sitoo osan avidiinin pinnalla olevista sitoutumiskohdista, jonka osan biotinyloitu vasta-aine muutoin sitoisi.

10 Sanontaa "lateksi" käytetään tässä laajasti käsit tämään polymeeriainesten hiukkasten muodostamat pysyvät dispersiot. Sopivia latekseja ovat hienojakoisten poly-styreeni- ja polyakryyliamidihiukkasten muodostamat suspensiot. Jotta voitaisiin olla varmoja siitä, että voidaan 15 muodostaa diagnostisten hiukkasten pysyvä suspensio, jossa muodostuu sakka suspension oltua kohtalaisen pitkän ajan kosketuksessa antigeenin kanssa, on lähtöaineena käytettyjen polymeeriydinhiukkasten halkaisijan oltava n. 0,2-n. 1,0 mikronia.

20 Polymeeriydinhiukkasista valmistetaan karboksylaat- tijohdannainen, jolloin hiukkasten pinnalle muodostuu vapaita karboksyyliryhmiä avidiinin sitomiseksi. Polyakryy-liamidihiukkaset voidaan derivatisoida menetelmän mukaan, jonka on kuvannut John K. Inman, "Covalent Linkage of 25 Functional Groups, Llfands, and Proteins to Polyacrylamide Beads", teoksessa Methods in Enzymology, Voi. XXXIV, (julk. B. Jakoby ja Meir Wilchek, Academic Press, N.Y., 1974) s. 30-58. Sopivia karboksylaatilla derivatisoitua lateksihiukkasia on saatavissa kaupallisesti esim. karbok-30 sylaattilateksi, jota myy Polysciences. On havaittu, että sopivimpia ovat hiukkaset, joiden karboksylointiaste on 0,1 - n. 0,5 milliekvivalenttia per gramma. Tällä karbok-sylointiasteella aikaansaadaan enemmän pintakarboksyyli-ryhmiä, kuin mahdollisesti tarvitaan avidiinin ja siten 35 biotinyloidun vasta-aineen sitomiseksi. Jos karboksyloin- _ 78788

O

tiaste on pienempi, ovat tuloksetkin huonompia. Siten ei ole suositeltavaa rajoittaa kuhunkin hiukkaseen sitoutuvan vasta-aineen määrää polymeeriydinhiukkasten pinnalla olevien karboksyyliryhmien määrän avulla.

5 Avidiinin suuri affiniteetti biotiinihappoon on tunnettua ja on havaittu, että yhdistämällä avidiini ja biotiini voidaan erittäin tehokkaasti sitoa kontrolloituja määriä vasta-ainetta lateksiin. Biotiini (heksahydro-2-okso-lH-tieno/3,47imidatsoli-4-pentaanihappo) on kasvute-10 kijä, jota on hyvin pieninä määrinä kaikissa elävissä soluissa. Se on lähinnä sitoutunut proteiineihin tai poly-peptideihin. Avidiini on glykoproteiini, joka sisältää neljä olennaisesti samanlaista peptidlalayksikköä, joista jokaiseen liittyy hiilihydraattiosa. Jokaisessa avidiini-15 alayksikössä on yksi biotiinin sitoutumiskohta. Alayksikköjen yhteinen molekyylipaino on n. 66 000. Tavallisimmin avidiini eristetään raa'asta munanvalkuaisesta, mutta todennäköisesti sitä on kaikkien eläinten sukupuolielimissä. Myös eräät bakteerit kuten Streptomyces avidii muodostavat 20 avidiinia ja tässä käytettynä avidiinilla tarkoitetaan sekä eläinavidiinia että bakteeriavidiinia kuten strepta-vidiinia. Avidiinin suuri affiniteetti biotiinin on osoitettu suurien avidiinimäärien kyvyllä aiheuttaa biotiinin puutetta rotissa ja kananpojissa.

25 Koska ydinhiukkasissa on enemmän pintakarboksyyli- ryhmiä kuin vasta-ainemolekyyleihin mahdollisesti sitoutuu, avidiinin annetaan reagoida ydinhiukkasten kanssa määränä, joka on pienempi kuin stoikiometrinen määrä, joka tarvitaan ydinhiukkasten kaikkien pintakarboksyyliryhmien 30 sitomiseksi. Mutta ei ole suositeltavaa säädellä biotiny-loitujen vasta-ainemolekyylien määrää, jotka myöhemmin sitoutuvat ydinhiukkasiin, säätelemällä ydinhiukkasiin sitoutuneiden avidiinimolekyylien määrän minimiin, joka on tarpeen stoikiometrisen kompleksin muodostamiseksi bio-35 tinyloitujen vasta-ainemolekyylien halutun lukumäärän 7 78788 kanssa. On havaittu, että paras tulos saavutetaan antamalla avidlinin reagoida lateksihiukkasten kanssa siten, että saadaan n. 1010 - n. 1013 avidiinimolekyyliä ydinhiukkas-ten lasketun pinta-alan neliösenttimetriä kohti ja näin 5 ollen annetaan reagoida n. 1,2 x 10*3 - n. 1,2 x 102 g avidiinia styreeniydinhiukkasten grammaa kohti ja n. 1,2 x 10*3 - 1,2 x 10*2 g avidiinia polyakryyliamidiydinhiuk-kasten grammaa kohti.

Vasta-aine valitaan määritettävän antigeenin mu-10 kaan. Käsiteltävänä olevan keksinnön menetelmän mukaisesti voidaan lateksiydinhiukkasiin liittää kaikki tunnetun tyyppiset immunoglubiinit, mm. IgG, IgA ja IgM. Yleisvaatimuksena on, että vasta-aineen on oltava spesifinen antigeenin suhteen, jossa on vähintään kaksi antigeenideter-15 minanttia, jolloin antigeeni pystyy sitoutumaan vasta-aineisiin, jotka ovat eri diagnostisissa hiukkasissa ja siten silloittamaan hiukkaset. Monissa kiinnotuksen kohteena olevissa suurissa antigeeneissä kuten ryhmän A Streptococcus hiilihydraattiantigeeniryhmässä on useita, olen-20 naisesti identtisiä antigeenideterminantteja. Jos ko. antigeenissä ei ole kahdentuneita antigeenideterminantteja, siinä saattaa olla toisistaan selvästi erillään olevia determinantteja, jolloin kahden tai useamman vasta-aineen, joista jokainen pystyy reagoimaan yhden determinantin 25 kanssa, seos voidaan liittää lateksiydinhiukkasiin ja siten aikaansaada diagnostisten hiukkasten silloittuminen yksittäisantigeenideterminanttien välityksellä.

Antigeenien toteamisessa on suositeltavaa käyttää mikäli mahdollista monoklonaalisia vasta-aineita. Mono-30 klonaaliset vasta-aineet, jotka muodostuvat identtisistä vasta-ainemolekyyleistä, ovat paljon spesifisempiä kuin tavanomaiseen tapaan saadut vasta-ainefraktiot ja niillä saavutetaan paljon parempi toistettavuus diagnostisten hiukkasten eri valmistuserillä. Tässä "monoklonaalisilla 35 vasta-aineella" tarkoitetaan hybridomeilla aikaansaatuja β 78788 vasta-aineita sekä vasta-aineita, jotka on tuotettu muilla solua tuhoamattomilla tekniikoilla, esim. infektoimalla määrätyillä viruksilla. Mutta keksinnön piiriin on tarkoitettu kuuluviksi diagnostisina hiukkasina myös tavanomai-5 set vasta-ainefraktiot, erityisesti antigeenien toteamiseksi, joille ei tällä hetkellä löydy monoklonaalista vasta-ainetta .

Lateksiydinhiukkasten karboksyyliryhmien ja avidii-nin amiiniryhmän välinen amidisidos muodostetaan mieluiten 10 välituotteen avulla, joka syntyy karbodi-imidin, esim. 1-etyyli-3- (3-dimetyyliaminopropyyli)-karbodi-imidin reagoidessa lateksihiukkasten karboksyyliryhmien kanssa. Kun karboksyyliryhmät on aktivoitu reaktiossa karbodi-imidin kanssa, lisätään avidiini, jolloin avidiinin primaariset 15 aminoryhmät korvaavat karbonyyliin sitoutuneen karbodi-imidin. Näitä reaktioita voidaan kuvata alla olevalla yhtälöllä 1: karbodi- imidi

Suositeltava menettely amidisidoksen muodostamisek-25 si biotiinin karboksyyliryhmän ja vasta-ainemolekyylin aminoryhmän väliin on ensin muodostaa N-hydroksi-imidin, esim. N-hydroksisuksiini-imidin ja biotiinin esteri ja sitten antaa N-hydroksi-imidi-biotiinin reagoida immuno-globuliinin kanssa, jonka jälkeen immunoglobuliini korvaa 30 karbonyylin sitoutuneen N-hydroksi-imidin. Tämä reaktio suoritetaan lievästi emäksisissä olosuhteissa, mieluiten pH:ssä n. 7,5 - n. 9,0. Näitä reaktioita edustaa alla oleva yhtälö 2: 35 9 78788 o o A o A »s

Ig -C-N-Ig

5 - + H-O-N (V

J " °^~ 1 S / "

'S \<CH2)4-C-OH NS(Ch2)4-C-0-N

0A- 10 Koska reagoiva avidiinimäärä on pienempi kuin stoi- kiometrinen, lateksiydinhiukkasten pinnalle jää sitoutumattomia karboksyyliryhmiä. Nämä sitoutumatta jääneet kar-boksyyliryhmät mieluiten neutraloidaan esim. amiinilla kuten etanoliamiinilla.

15 On havaittu, että diagnostiset hiukkaset ovat pysy vämpiä, jos avidiinin sitoutuneen lateksiydinhiukkasen pinnalle adsorboidaan neutraloinnin jälkeen ei-immunogee-nistä proteiiniainesta kuten naudan seerumialbumiinia (BSA).

20 Vasta-aineen määrän säätöä diagnostisen hiukkasen pinnalla, joka tapahtuu sekoittamalla vapaata biotiinihap-poa ja biotinyloitua vasta-ainetta siten, että ne kilpailevat avidiinin ylimääräisistä sitoutumiskohdista, pidetään keksinnön tärkeänä näkökohtana. Jos vasta-ainemole-25 kyylejä on liian vähän, agglutinaatio ei tapahdu riittävällä nopeudella, ja jos vasta-ainemolekyylejä on liikaa, seurauksena saattaa olla liian aikainen saostuminen. Yleisesti ottaen on suotavaa, että 2 x 1011 - n. 2 x 1012 vas-ta-ainemolekyyliä sitoutuu lateksiydinhiukkasten lasketun 30 pinta-alan neliösenttimetriä kohti, joskin tämä saattaa jossain määrin riippua vasta-aineen pienuudesta, esim. IgG, tai suuruudesta, esim. IgM. Biotiinihapon ja biotiny-loidun vasta-aineen moolisuhde riippuu avidiinin sitoutumiskohtien määrästä. On myös otettava huomioon, että vapaa 35 biotiinihappo reagoi hieman nopeammin avidiinin kanssa 10 78788 kuin vasta-aineeseen sitoutuneen avidiinin kanssa. Jotta diagnostisille hiukkasille saataisiin haluttu määrä vasta-ainetta on yleensä vaatimuksena, että seoksen, jossa bio-tiinihapon ja biotinyloidun vasta-aineen moolisuhde on n.

5 1:1 - n. 10:1, annetaan reagoida hiukkasten kanssa, joissa on yllä kuvattuina suositeltavina määrinä ydinhiukkasiin sitoutunutta avidiinia. Biotinyloidun vasta-aineen ja bio-tiinihapon seoksen ja ydinhiukkasiin sitoutuneen avldiinin välistä reaktiota kuvaa alla oleva yhtälö 3: 10 /0 /"—n /0 \ biotiini -^l,C-avidiini::: ^J-(c-avidiini)x + -^ biotiini, y biotiini-Ig ^-^{c-avidiini: : : ^ biotiini-1^2

Nesteväline, johon diagnostiset hiukkaset suspen-doidaan, on yleensä vedellinen ja yhteensopiva vasta-aine-molekyylien luonnollisen ympäristön kanssa. Lievästi emäk-20 sinen pH, esim. n. 7,5 - n. 8,5, parantaa diagnostisten hiukkasten pysyvyyttä. Väliaineeseen voidaan myös lisätä mikrobien vastaisia aineita, kuten NaN3. Agglutinaatiotes-teissä käytettävät lateksisuspensiot sisältävät yleensä n. 5 - n. 10 g hiukkasia per litra suspensiota.

25 Seuraava esimerkki selventää keksintöä.

Esimerkki

4,0 ml karboksylaattilateksia, 2,5 paino-% kiintoaineita, valmistaja Polysciences Inc., Warringon, PA., pestiin kolme kertaa tislatulla vedellä ja viimeisen pesun 30 jälkeen hiukkaset suspendoitiin uudelleen 4,0 ml:aan tislattua vettä. Lisättiin 1,0 ml 0,05-m KH2P04-liuosta, pH

4,5. Suspensio asetettiin magneettisekoittimelle ja lämpötila pidettiin 22°C:ssa. Lisättiin 5 ml liuosta, jossa oli 2 paino-% l-etyyli-3-(3-dimetyyliaminopropyyli)karbodi-35 imidiä (Sigma Chem. Co, St. Louis, Mo.) ja annettiin rea- 78788 11 golda lateksin kanssa 3,5 tuntia. Sitten karbodi-imidillä aktivoitu karboksylaattilateksi pestiin kerran keittosuolaliuoksella ja suspendoitiin uudelleen 5 ml:aan keitto-suolaliuosta.

5 1,2 mg avidiinia (kaikki menettelyt suoritettiin kahdesti, kerran munanvalkuaisavidiinilla ja kerran strep-tavidiinilla) liuotettiin 5 ml:aan 0,2-m boraattiliuosta, pH 8,5, ja lisättiin 5 ml lateksisuspenslota. Karbodi-imi-dillä aktivoidun karboksylaattilateksin ja avidiinin an-10 nettiin reagoida 20 tuntia 22°C:ssa. Avidiiniin sitoutumattomien pintakarboksyyliryhmien neutraloimiseksi lisättiin 5 millimoolia etanoliamiinia ja sitten lisättiin BSA:ta konsentraation 2 paino-%. Avidiinilateksi pestiin ja otettiin 0,1-m glysiini-keittosuolaliuokseen, pH 8,2, 15 jossa oli 0,2 % NaN3, 0,2 % BSA:ta ja 0,05 % Tween-20:ta, ja varastoitiin 4°C:ssa.

Vasta-aineet sidotaan biotiiniin seuraavasti: A) Annetaan reagoida 1 mg polyvalenttia kaniinin

IgG:tä (antiryhmän A streptokokkiantigeeni) 1,0 ml:ssa 20 0,2-m NaHC03 -liuosta ja 50 μΐ d-biotiini-N-hydroksisuksii- ni-imidiesterin DMSO-liuosta (1,0 mg/ml). Reaktion annetaan jatkua neljä tuntia 22°C:ssa ja sitten reaktioseos dialysoidaan 18 tuntia 4°C:ssa 500-kertaista ylimäärää vastaan 0,91-m tris-keittosuolapuskuria, pH 8,0, jossa on 25 0,2 % NaN3 .

B) Annetaan reagoida 1,0 mg hiiren monoklonaalista IgG3 (antiryhmän A streptokokkiantigeeni) 1,0 ml:ssa 0,2-m NaHC03-liuosta ja 8 μΐ d-biotiini-N-hydroksisuksiini-imidiesterin DMSO-liuosta (1,0 mg/ml). Reaktion annetaan 30 jatkua neljä tuntia 22eC:ssa ja sitten reaktioseos dily-soidaan 18 tuntia 4°C:ssa 500-kertaista ylimäärää vastaan 0,01-m tris-keittosuolapuskuria, pH 8,0, jossa on 0,2 % NaN3 .

C) Annetaan reagoida 1,0 g hiiren monoklonaalista 35 IgMrää (anti-N-meningiitti B kapselipolysakkaridi) 78788 12 1,0 ml:ssa 0,2-m NaHC03-liuosta ja 8-10 μΐ d-biotiini-N-hydroksisuksiini-imidiesterin DMSO-liuosta (1,9 mg/ml) neljä tuntia 22°C:ssa ja sitten reaktioseos dialysoidaan 500-kertaista ylimäärää vastaan 0,01-m tris-keittosuola-5 puskuria pH 8,0, jossa on 0,2 % NaN3.

Kaikki yllä muodostetut biotinyloidut vasta-aineet kiinnitetään avidiini-lateksihiukkasiln. 1,0 ml avidiini-lateksia pelletoidaan ja supernatantti poistetaan. Pelletti otetaan 1,0 ml:aan biotinyloitua vasta-ainetta, joka 10 sisältää 5 μΐ lp'3-m biotiinihappoa ja seosta sekoitetaan tunti 22eC:ssa, jonka aikana biotiini ja biotinyloitu vasta-aine reagoivat. Tunnin kuluttua lisätään toinen 5 μ1:η määräosa 10'3-m biotiinihappoa tekemään tehottomiksi avi-diiniosassa olivat biotiinin mahdollisesti sitoutumatta 15 jääneet sitoutumiskohdat.

Diagnostiset hiukkaset sentrifugoidaan, pestään ja suspendoidaan kiintoainepitoisuutensa 0,6 % 0,1-m glysii-nikeittosuolapuskuriin, pH 8,2, jossa on 0,2 % NaN3 , 0,2 % BSA:ta ja 0,05 % Tween-20:ta.

20 15 ml:aan kaniinin polyvalenttia IgG:stä muodostu nutta diagnostisten hiukkasten suspensiota lisättiin 50 ml, jossa oli 0,1 pg ryhmän A streptokokkiantigeeniä. Suspension agglutinoituminen luettiin neljän minuutin kuluttua.

25 15 ml:aan hiirenmonoklonaalisesta IgG3-vasta-ai neesta muodostunutta diagnostisten hiukkasten suspensiota lisättiin 50 ml, jossa oli 0,1 pg ryhmän A streptokokkiantigeeniä. Suspension agglutinoituminen luettiin 10 minuutin kuluttua.

30 15 ml:aan hiiren monoklonaalisesta IgM-vasta-ai- neesta muodostunutta diagnostisten hiukkasten suspensiota lisättiin 50 ml, jossa oli 0,1 pg N-meningiitti B polysak-karidiantigeeniä. Suspension agglutinoituminen luettiin 10 minuutin kuluttua.

35 Käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisesti valmis- 13 78788 tetut diagnostisten hiukkasten suspensiot ovat kylmävaras-toituina kestäviä useita kuukausia. Diagnostiset hiukkaset ovat äärimmäisen herkkiä ja mikrotekniikkoja käyttäen voidaan suspensioilla todeta jopa nanogramma antigeeniä.

5 Käsiteltävänä olevan keksinnön monet edut ovat nyt paremmin käsitettävissä. Keksinnön avulla voidaan liittää kaiken tyyppisiä immunoglobuliineja mukaanlukien IgM. Lateksiin kiinnittyneen vasta-aineen määrä ei riipu määrätyn latekslvalmistuserän ominaisuuksista. Samaten liittyneen 10 vasta-aineen määrä voidaan saada selville, joskin karbok-sylointiaste onkin määrätyllä suositeltavalla alueella, riippumatta siitä, tunnetaanko ydinhiukkasten karboksy--lointiaste tarkoin, ts. määritys perustuu siihen, että karboksyyliryhmiin on sitoutunut stoikiometristä pienempi 15 määrä avidiinia ja että käytetään biotiinihapon ja bioti-nyloidun vasta-aineen valikoituja moolisuhteita. Tällä tavoin on merkitsevästi voitu parantaa valmistuksen tois-tettavutta verrattuna tekniikan tason menetelmiin latek-sihiukkasten ja vasta-aineen liittämiseksi toisiinsa. Eri-20 tyisesti tämä koskee lgM:ää, joka tähän saakka on pitänyt sitoa lateksiin erittäin vaihtelevan adsorptiotekniikan avulla.

Joskin keksintöä on kuvattu eräiden suositeltavien toteuttamismuotojensa avulla, alan ammattimiehelle on sel-25 vää, että voidaan tehdä muunnoksia poikkeamatta käsiteltävänä olevan keksinnön piiristä. Niinpä esim. hiukkasiin sitoutuvan vasta-aineen määrä voidaan aikaansaada, joskaan ei suositeltavasti, säätelemällä lateksinydinhiukkasiin sitoutuvien avidiinimolekyylien lukumäärää ja kyllästämäl-30 lä sitten biotiinin sitoutumiskohdat biotinyloiduilla vas-ta-ainemolekyyleillä. Joskin diagnostiset hiukkassuspen-siot yleensä edellyttävät kookkaan antigeenin, jossa on vähintään kaksi antigeenin determinanttikohtaa, pidetään myös mahdollisena, että pieni antigeenisesti aktiivinen 35 molekyyli tai hapteeni pystyy agglutinoimaan hiukkaset, jos hiukkaset suspendoidaan nestevällaineeseen, jonka si sältämä kemikaali pystyy yhdistämään kaksi tai useampia hapteenimolekyylejä.

„ 78788 14 Käsiteltävänä olevan keksinnön erilaiset tunnusmer-5 kit ilmenevät seuraavista patenttivaatimuksista.

Claims

1. Diagnostinen hiukkanen, tunnettu siitä, että se käsittää karboksylaatilla derivatisoidun polymee- 5 riytimen, jonka halkaisija on noin 0,2-1,0 ym, useita avi-diiniryhmiä, jotka ovat liittyneet mainittuun ytimeen ami-disidosten välityksellä, useita biotiiniryhmiä, jotka on kompleksoitu mainittuihin avidiiniryhmiin, ja useita vas-ta-ainemolekyylejä, jotka ovat liittyneet amidisidosten 10 välityksellä huomattavaan osaan mainittuja biotiiniryhmiä.

2. Diagnostinen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää useita hiukkasia, jotka käsittävät karboksylaatilla derivatisoidun polymeerinytimen, jonka halkaisija on noin 0,2-1,0 ym, useita avidiiniryhmiä, jotka 15 ovat liittyneet mainittuun ytimeen amidisidosten välityksellä, useita biotiiniryhmiä, jotka on kompleksoitu mainittuihin avidiiniryhmiin, ja useita vasta-ainemolekyyle-jä, jotka ovat liittyneet amidisidosten välityksellä huomattavaan osaan mainittuja biotiiniryhmiä, sekä vesipi- 20 toista väliainetta, johon mainitut hiukkaset on suspendoi-tu.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että hiukkaset on muodostettu polymeeristä, joka on polyakryyliamidi tai polystyreeni.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että hiukkasissa on noin 1010-1013 avidiinimolekyyliä/cm2 ytimien pinta-alaa.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että hiukkasissa on noin 2 x 1011 30 - 2 x 1012 vasta-ainemolekyyliä/cm2 ytimien pinta-alaa.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainituissa diagnostisissa hiukkasissa on neutraloivia ryhmiä, jotka ovat liittyneet ytimen pintakarboksyyliryhmiin, jotka eivät ole liittyneet 35 avidiiniin amidisidosten välityksellä. 78788

7. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että diagnostiset hiukkaset lisäksi sisältävät ei-immunogeenistä proteiinipitoista materiaalia, joka on adsorboitu ytimien pinnalle.

8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että vasta-ainemolekyylit ovat mo-noklonaalisia vasta-ainemolekyylejä.

9. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että ytimien karboksylointiaste on 10 noin 0,1-0,5 milliekvivalenttia/g ydinhiukkasia.

10. Menetelmä diagnostisten hiukkasten valmistamiseksi, tunnettu siitä, että muodostetaan karboksy-laatilla derivatisoituja polymeeriydinhiukkasia, joiden halkaisija on noin 0,2-1,0 pm, liitetään avidiinimolekyy- 15 lejä ydinhiukkasiin amidisidosten välityksellä, sidotaan biotiinimolekyylejä vasta-ainemolekyyleihin amidisidosten välityksellä ja kompleksoidaan ydinhiukkasiin liitetty avidiini ja vasta-ainemolekyyliin sidottu biotiini.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että muodostetaan ydinhiukkasia, joiden karboksylointiaste on noin 0,1-0,5 milliekvivalenttia/g polymeeriä.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polymeeri on polystyreeni ja 25 polyakryyliamidi.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polymeeri on polystyreeni ja että liitetään noin 1,2 x 10'3 - 1,2 x 10'2 g avidiinia/g ydinhiukkasia.

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polymeeri on polyakryyliamidi ja että liitetään noin 1,2 x 10'3 - 1,2 x 10'2 g avidiinia/g ydinhiukkasia.

15. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että avidiini on munanvalkuaisavi- 17 78788 diini tai streptavidiini.

16. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ydinhiukkasten avidiiniin sitoutumattomat pintakarboksyyliryhmät neutraloidaan.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ydinhiukkasten pintaan adsorboidaan ei-immunogeenistä proteiinipitoista materiaalia avidiinin liittämisen ja karboksyyliryhmien neutraloinnin jälkeen.

18. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että immunoglobuliinimolekyylien määrää säädellään kompleksoimalla ydinhiukkasiin liitetty avidiini ja vapaan biotiinihapon ja vasta-aineisiin sidotun biotiinin muodostama seos.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vasta-ainemolekyylien määrä säädetään niin, että hiukkkasissa on noin 2 x 1011 - 2 x 1012 vasta-ainemolekyyliä/cm2 ydinhiukkasten pinta-alaa.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että biotiinihapon ja vasta-aineeseen sidotun biotiinin moolisuhde on noin 1:1-10:1.

21. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vasta-aine on monoklonaalinen vasta-aine.

22. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että avidiini liitetään ydinhiukkasiin antamalla ydinhiukkasten reagoida karbodi-imidin kanssa välituotteeksi ja antamalla välituotteen reagoida avidiinin kanssa.

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että biotiini liitetään vasta-aineeseen antamalla vasta-aineen reagoida N-hydroksi-imidin kanssa esterivälituotteeksi ja antamalla biotiinin reagoida esterivälituotteen kanssa.

24. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että diagnostiset hiukkaset suspen-doidaan nesteväliaineeseen pysyväksi suspensioksi. 78788