【発明の詳細な説明】
遺伝子工学分析方法における検出及び試料調製への担体材料の使用
本発明の主題は請求項1に記載の使用である。
例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)のような分子生物学的方法を使用した
増幅方法、あるいは例えば相補的DNAの分岐した標識化合物を増加させること
による検出増幅を使用する「分岐DNA」系の等のハイブリダイゼーション法の
ような、例えば“Profiting from Gene-based Diagnostics”CTB International
Publishing Inc.,Maplewood 1996,ISBN 1-887566-04-xに記載されたようなもの
等の遺伝子に基づく遺伝子工学方法を使用する分析方法が重要な分析ツールとな
っている。このような増幅方法はその感度により知られている。すなわち、例え
ばPCRは最も感度の高い分析方法であり、今後の分析系の重要な可能性を秘め
ている。この場合、矛盾するが、試料中の多量の外来DNA及び環境からのいわ
ゆる「副次的汚染」によりPCRにおいて選択性が限定されることが見られると
いう点で非常に高い感度が重大な欠陥ともなる。複雑な検出と試験結果の解釈を
後に行うことが多い。さらに、自動化の程度が低いことがPCRの普及を妨げて
いる。
さらに、非常に高い倍率に希釈された試料において、標識増幅により増幅ある
いは検出されるべき核酸が収集され増幅に適用された試料中に存在することが全
く保証されないということは致命的である。すなわち、例えば多くの疾患、特に
治療されたウイルス疾患においてはウイルス力価が非常に低く、ウイルスを直接
に検出するためのこれまでに存在する方法では、ウイルスが患者にまだ存在する
か否かという問題を正確に調べることはできない。これは試験の間に採取される
血液試料の容量があまり多くないのが通常であるという事実によるものである(
ポアソン領域)。
現在使用される増幅反応の別の欠点は、阻害剤によるその干渉である。すなわ
ち、例えば全血分析試験においては、ポリメラーゼ連鎖反応は阻害剤を除去しな
いと不可能である。
上記のような先行技術の欠点を回避し、遊離のウイルスの非常に低い力価でも
直接のウイルスの検出を可能とすることが本発明の背景となる技術的課題である
。さらに、増幅反応の阻害剤を除去しなければならない。
驚くべきことに、上記の欠点はPCT/EP 97/00405に記載された担体材料の本発
明による使用により回避できる。PCT/EP 97/00405は、試料の調製及び遺伝子工
学分析方法により調べられる検出のための、ゲルの形状にある、又は分散液とし
ての、成形体の形態の担体材料、粒子形状にある収着材料の粗い充填物(loose
packings)に関し、前記吸着材料が固相アッセイを行うための少なくとも1種の
成分を有し、流体浸透性のものである。この担体材料は0.1〜100μmの平均孔直
径を有し、親和性材料に対し特異的な吸着能を全く示さないかあるいは殆ど示さ
ないことを特徴とする。さらに前記吸着材料は、担体材料の所与の単位容量内に
含まれた固相アッセイを行うための成分(親和性材料)はその相補成分に特異的に
結合し、前記相補成分の特定の濃度を有する相補成分の希釈溶液の所定量を均質
な方法で一度流すと、±40%の平均充填値付近にあるいくつかの統計的に関連し
た充填の間で変化する量で結合するという規定により標準化され、そして特異的
及び非特異的吸着部位のブロッキング、固相アッセイを行うための成分を充填し
た担体材料の洗浄、及び親和性反応材料の供給のような担体材料における適当な
液体のいくつかのその後の流動工程の間、結合量は上記範囲内に一定に維持され
るものである。
ここで本発明による使用は、特にWO 97/19354に記載されたもののように特に
DNAプローブと感度の高い染料と組合わせた親水性担体材料を使用すると、例
えばPCRの結果の簡便な機械読取可能な検出系の開発を可能とするものである
。そのようにすることにより、本発明に従って使用される担体材料は、例えば高
い特異性、選択性、及び高い濃縮の程度を有する分析用濃縮カラムとして機能す
る。必要とされる核酸に対して親和性を有する物質、例えば好ましくはモノクロ
ーナル抗体を使用することにより、ただし任意にアンチセンス核酸あるいは必要
とされる核酸に少なくとも部分的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドによ
り必要な物質を分解した後に使用することにより、例えばPCRに直接必要とさ
れるよりも多い量の試料量あるいはプールされた試料のような試料からウイル
スのような必要な物質を濃縮することができ、洗浄段階により望ましくない核酸
及びDNA/RNA含有物質あるいはその他の干渉物質、例えば阻害剤を除去す
ることができる。さらに、異なる親和性パートナーを有する複数の担体材料層に
より追加の試料を収集することなく(より多量の)試料から異なる物質を濃縮する
ことができ、必要な場合は溶出を行う前に前記層を分離することにより前記の物
質を別途増幅することができる。
本発明による担体材料を配置したそれぞれの装置は、好ましくは例えばポリメ
ラーゼ連鎖反応のようなそれぞれの方法の開始バッファーによりそれぞれの反応
容器に直接溶出される。予め精製することにより、この免疫親和性処理は、特に
PCR試験において増幅反応のより高い選択性をもたらし、これによりこの方法
の高い感度が理想的な形態で得られる。同時に、この変化により、適当な電気泳
動ゲル上での増幅DNAのバンド幅が減少し、あるいは本発明の装置における検
出において深色団シフトが得られ、あるいはその態様により示されるように、そ
の変化のみが非常に低い濃度範囲における安全な検出を可能とする。親和性反応
物質の高い充填を有する担体材料を使用する場合であってその充填がやはりより
大きい試料量からの存在する物質の全量を結合するものである場合、標準化され
たPCA増幅の測定範囲は少なくとも2段階の大きさだけより低い濃度に明確に移
動する(標準化試料収集)。
PCR法においては、試料の調製(濃縮及び/又は精製)及びその後の検出(定
量的及び/又は定性的)のための本発明の装置は実際のPCRを補うものである
が、この装置は分岐DNAを使用する場合の唯一の装置として使用され、すなわ
ち要求されるウイルス(あるいは必要な場合は要求されるDNA)は本発明の装置
に濃縮される。その後、分岐した複数標識親和性パートナーによる検出を直接行
うが、あるいはウイルスを溶出して分解し、そして本発明の第2の装置において
対応した形態で結合させ検出する。
前記収着材料の本発明による使用により、増幅反応の阻害剤も除去される。
本発明に従い使用される担体材料を含む本発明により使用される装置は、試料
の増幅の後に、対応する核酸、例えばDNAを定量するのに使用することができ
る。
第1の段階の増幅反応(PCR)の間に形成された核酸(DNA)を結合する担体
材料を、イムノアッセイの意味の範囲において定量に使用する。その後、例えば
ストレプトアビジンに結合した非常に感度の高い染料による定量的検出をDNA
プローブ、好ましくはビオチン化DNAプローブにより行う。この進め方は、本
発明により使用される上記の担体材料を使用して自動化濃縮及び/又は定量が行
えることにおいて特に有利である。
固相アッセイを行うための本発明の担体材料は、ゲルの形態あるいは分散物と
して、成形体の形態、粗い充填物、PCT/EP 97/00405により詳細に記載された粒
子の形態の収着材料として存在し得る。前記担体材料は、固相アッセイを行うた
めの少なくとも1種の成分を有し、また流体に対して透過性である。前記担体材
料は0.1−100μmの平均孔直径を有し、適当な材料においては孔は粒子間の間隙
と理解され、対応する粒子の表面の多孔性ではない。担体材料は親和性物質に対
する吸着能力を全く有していないかあるいは非常に低い能力しか有していない。
しかし、これは担体材料上に位置する親和性物質に相補的な特異的成分に対して
高い親和性を有する。
本発明の担体材料は、担体材料の所与の単位容量内に存在する固相アッセイを
行うための成分(親和性材料)はその相補成分に特異的に結合し、この相補的分の
所定の濃度を有するこの相補成分の所定の溶液の所定量を均質な方法で一度流す
と、±40%の平均充填量付近のいくつかの統計的に関連した充填の間で変化する
量で結合するものであるという規定により標準化されるものである。その変化は
±30%、好ましくは±20%、特に好ましくは±10%を越えないものである。結合
した量は、その後の適当な液体での担体材料における複数の流動工程においても
上記に挙げた範囲に一定に保たれる。同様に液体を溶出することは適当でない。
そのような別の流動工程は、特異的及び非特異的吸着部位のブロッキング、特
に固相アッセイを行うための成分を充填した担体材料の洗浄、標識化及び/又は
増幅のためにさらに親和性結合を行う段階等である。
本発明の担体物質は、時間と設備を大きく消費することなく比較的容易に製造
でき、特にユーザー自身が容易に入手できる成分、すなわち一方では収着材料、
特にPCT/EP 97/00405による収着材料、及び固相アッセイを行うのに必要な1
種以上の親和性物質、並びに流動容器から容易に製造できるので有利である。さ
らに、前記担体材料を充填するために使用できるバッファー溶液が提供される。
本発明により使用される担体材料は、固相アッセイを行うための少なくとも1
種の成分の特定の濃度を有する少なくとも1種の溶液の特定の量を一回流すこと
によりPCT/EP 97/00405の収着材料を充填することにより得られる。さらに前記
担体材料は、固相アッセイを行うための少なくとも1種の成分を有し、担体材料
の遊離の非特異的吸着部位がブロックされていることが好ましい。
特に、本発明により使用される担体材料は、別の物質に対する親和性を有する
分子、分子群、あるいは粒子からなる。特に親和性物質は、酵素、酵素と相互反
応する基質、抗体、抗原、例えば高分子量物質あるいは花粉あるいはその他のア
レルゲン、ハプテン、ビオチンあるいはストレプトアビジン、RNA及びDNA
型の核酸、特に別の核酸とハイブリダイズすることができるもの、レセプターあ
るいはレセプターのリガンド、ウイルス、細菌、細胞、細胞オルガネラ、血球、
粒子、例えば金属、金属酸化物、ポリマーのコロイド粒子、あるいは上記親和性
物質の組合わせからなる群から選択される。本発明の担体材料は、1種以上の分
析対象物を吸着材料と接触させることにより前もって非特異的物質により修飾す
ることなく本発明の担体材料から製造することもできる。
本発明による使用のための装置は、好ましくは中空体であってその腔に本発明
に使用される1以上の担体材料が配置されたものである。固相アッセイのための
異なる複数の成分を有する1以上の担体材料を装置に配置する場合は、中空体中
、特に担体材料の領域において均質な流れが確保されるように行う。特に、エッ
ジ効果が起こったり、あるいは流れが他の場所よりもより速いか遅いその他の領
域が形成されないようにする。この特性は、本質的に担体材料の標準化により決
定される。また、本発明においては、可能な限り正確な幾何学的形状(その断面
が流動容器の断面に対応する円筒)を有する吸着あるいは担体材料が正確に適合
することが重要である。吸着及び/又は担体材料は、中空体の腔内に配置された
手段により、粗い充填物あるいはケルの形態で固定することができる。好ましく
は、そのような手段は流体に対して均一な流れの挙動を示すものである。そのよ
うな手段は特に親和性物質に対する非特異的な固有の吸着性を殆どあるいは好ま
しく
は全く有しないものである。
本発明により使用される担体材料の製造方法は、本発明により使用される担体
材料を、それぞれ本質的に特定の量の液体中の特定の濃度を有する溶液中にある
1種以上の親和性材料で処理することにより開始される。これはバッチ形式でも
行うことができるが、担体材料をその内部に配置した入口と出口を有する中空体
中の均質な流れとして行うことが好ましい。後者の方法は、非常に短時間で大規
模な装置を使用することなく、使用した濃度に対して高く、均一な充填を有する
標準化担体材料が得られるという利点を有する。バッチ形式においては、全材料
、すなわち内部表面も含めて急速に親和性材料に接触させる連続流形式とは異な
り、吸着材料の外側の領域のみが最初に充填されるので、同等な充填をバッチ形
式で得るのには非常に長くかかる。さらに後者の方法によれば、担体材料はユー
ザーにより簡単な方法で直接製造される。しかしこれを望まない場合は、対応す
る担体材料をより大きい規模で生産し、その後固相アッセイを行うための装置に
充填することもできる。
本発明の担体材料の製造のための本発明の方法の好ましい態様においては、担
体材料の遊離の吸着部位は、行う固相アッセイにおいて不活性な適当な物質によ
りブロックする。任意に、担体材料は1回以上洗浄する。
担体材料及び純粋な中間生成物の別の具体例はPCT/EP 97/00405から理解でき
る。
本発明によれば適切な、本発明により使用される収着材料及び担体材料により
確保されるべき均質な連続流は、担体材料の表面全体、但しその断面全体すなわ
ち流れの方向にもおける、特に吸着内部表面に対する均質な孔構造に相関する。
そのような対称で均質な孔構造が有利である。しかし、流れの方向に見て、最初
は小さく、例えばより大きな内表面を与えるためにその後流速が低くなり過ぎな
いようなより大きな孔とするような非対称の孔構造を使用することも可能である
。
本発明に従って使用する担体材料の製造のための吸着材料ならびにその担体材
料のさらに別の特徴及び利点はPCT/EP 97/00405及びWO 97/19354に見られ、これ
らは引用により本明細書の一部とする。
以下、本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1
HBV(B型肝炎ウイルス)及びHDV(D型肝炎ウイルス)によるポリメラーゼ連
鎖反応
材料
円形ポリエチレンフリット、直径5mm、高さ5mm、流動容器の断面にちょ
うど適合し、スクリーンを通すことにより得た狭い粒径分布(粒子径250μm未満
)を有するポリエチレンパウダーから焼成して製造されたフィルタープレートか
ら切り抜いたもの、公称孔径50μm(発泡点)、
Coulter Porometerにより測定された孔径分布:5.492〜138.6μm、平均孔径1
3.64μm、27.5μmを越える孔の数1.063%、15.92μmを越えるもの15.45%(Ab
ion GmbH,Julich,Germany)、
DE 41 26 436 A1に従って下部を円錐状に先細にした円形、中空流動容器、直
径5mm、円錐部分の上端に嵌めた5mmの高さのフリットを通る試料溶液につ
いての容量:約0.8ml(Abion GmbH,Julich,Germany)、
担体材料は80μlの容量を有し、親和性成分(それぞれ担体材料に結合したネ
ズミ抗HDV-IgG及びHBV-IgG)の充填は40μgであった。
以下に、本発明により使用される担体材料の処理と比較したHDV DNA及
びHBV RNAについての慣用のPCRについて記載する。PCRによるHV
Dゲノム検出の標準的な方法である。
血清からのDNAの分離
100mMのトリスHCl、pH8.0、2%(重量/容量)を含む変成バッファーの16μ
lを血清の100μlのアリコートに加えた。分子量測定のため、1.λ/Bst E1分
子量マーカーを加えた。血清を分析した。陽性対照とする断片に50mMのEDT
A、をSDSとともに加えた。得られた溶液を60℃で30分間インキュベートし、
その後フェノールクロロホルム抽出した。核酸をエタノールで沈殿させ、遠心分
離により回収し、70%エタノールにより2回洗浄し、100μlの水に溶解した。
HBV DNAのPCR
30μlのDNA溶液を50μlのPCR反応混合物中で増幅した。反応混合物は
10μlのPCRバッファー(105mMトリスHCl、pH8.8、81.5mMの硫酸アンモニ
ウム、30mMの二塩化マグネシウム、0.5%NonidetP40−Tween20)、4μlの各d
NTPの混合物、Taqポリメラーゼ(Biomaster,Moscow)を含み、各200pMのプライマ
ーを加えた。プライマーはコンピュータープログラムPRIMER MASTE
R 1.0を使用して選択し、359bpの表面遺伝子領域に隣接させた。PCRは以下
の温度プロフィール:93℃、1分、58℃、1分、72℃、1.2分を使用して30サイク
ルで行った。増幅断片をアガロースゲル中で分析し、エチジウムブロミドで染色
した。
本発明により使用する担体材料を使用したHBVゲノムの検出血清からのDNAの単離
100μlの血清を、50mMのトリスHCl、pH8.0、150mMの塩化ナトリウム、0.
1%のナトリウムアジド、0.5%Tween 20を含む等容量のw-500バッファーで希釈
し、これを希釈して本発明により使用される担体材料とともに上記のカラム上に
充填した。カラムを500μlのw-500バッファーで洗浄した後、50mMのHCl、pH8
.0、1%のSDS、25mMのEDTAを含む100μlの変成溶液でウイルス粒子を
溶出した。溶出液をエッペンドルフ容器に回収し、60℃の温度で30分間インキュ
ベートした。その後エタノールで沈殿させた。遠心分離によりペレットを回収し
、70%エタノールにより2回洗浄し、100μlの水に溶解した。この後、HBV
DNAをPCRを使用して増幅した。この工程の間に、50μlのPCR反応混合
物中で30μlのDNA溶液を増幅した。
HBVゲノムの検出のためのRT(逆転写酵素)PCRの標準的方法
酸グアジニウムチオシアネートフェノール/クロロホルム抽出により血清RN
Aを得た。その後100μlの血清に以下の試薬を加えた。
1)4Mグアジニウムチオシアネート、25mMのクエン酸ナトリウム、pH7.0、0.5
%のサルコシルの変性溶液
2)50μlの2M酢酸ナトリウム、pH4.0
3)3μlの2-メルカプトエタノール
4)10μgのtRNA
5)550μlの水飽和フェノール及び100μlのクロロホルム
得られた懸濁液を十分に震盪し、氷上で5分間冷却した。試料を4℃で20分間
、10,000gで遠心分離した。水性相を等量のクロロホルムで抽出し、得られた水
性相を一定量のイソプロパノールで沈殿させた。遠心分離し、70%の冷エタノー
ルで処理した後、DNAぺレットを50μlの水に溶解し、ジエチルピロカーボネ
ートで処理した。
cDNAの合成及びPCR
得られた血清RNAの2μlを17μlの逆転写(RT)混合物に加えた。この混合
物は4μlの5×RTバッファー(250mMのトリスHCl、pH8.3、250mMの塩化
カリウム、50mMの二塩化マグネシウム、50mMのDTT、2.5mMのスペルミジン
)、2μlのそれぞれ10mMのdNTP、1μl(100ng)のランダムヘキサヌクレオチ
ド、0.5μl(20単位)のHPRI(Promegaから入手)、及び9.5mlの水を含むものとし
た。この混合物を94℃で3分間加熱し、その後氷上で冷却した。変成の後、1μ
l(10単位)のAMV逆転写酵素(Promega)及び0.5μl(20単位)のHPRIを加えた
。cDNA合成は37℃で45分間行った。
10μlのcDNAを50μlのPCR反応混合物中で増幅した。反応混合物は10m
lの5倍PCRバッファー(150mMのトリスHCl、pH8.8、81.5mMの硫酸アンモニ
ウム、0.5%NonidetP40−Tween20)、4μlの10mMの各dNTP、1μl(5単位)のTa
qポリメラーゼ(Biomaster)、1μl(200pM)の各バックワード及び/又はフォワー
ドプライマーを含むものとした。PCRは以下の温度プロフィール:94℃、1分
、57℃、1分、72℃、1.2で40サイクル行った。増幅断片をアガロースケル中で
分析し、エチジウムブロミドで染色した。
本発明により使用される担体材料によるHDV RNAの単離
100μlの血清を等量の150mM塩化ナトリウムで希釈し、上記のカラム上に適
用した。カラムを500μlの150mM塩化ナトリウム溶液で洗浄した後、3.2Mの
グアニジウムチオシアネート、20mMのクエン酸ナトリウム、pH7.0、0.4%のサ
ルコシルを含む200μlの変成溶液によりウイルス粒子を溶出した。溶出液を2
mMの酢酸ナトリウム、pH3.0及び2μlの2-メルカプトエタノールとともにエ
ッペンドルフ容器に回収し、十分に混合し、その後エタノールで沈殿させた。R
NAペレットを遠心分離し、20μlの水に溶解し、RNA溶液の10μlを逆転写
反応(RT反応)に使用した。RT反応及びPCRは上記したように行った。
実施例により以下の結果が明らかになった。
DNAは、DNA単離の標準的な方法により10人のHBV PCR陽性者、及
び5人のHBV PCR陰性者から抽出した。このDNAを適当なカラム中で本
発明に従って使用する担体材料と共に使用した。合計10の症例中、これらのDN
A試料の増幅により特異的な断片の存在が示された。標準的な方法により単離さ
れたDNA試料の増幅では特異的な断片は得られなかった。
低ウイルス力価の試料の分析のための本発明に従い使用される担体材料
本発明に従い使用される担体材料を使用して抽出されたHBV DNA及びH
DV RNA及び精製されたウイルス粒子は100μlに相当する量のPCR試験に
使用できる。この場合、合成効率の上昇が見られる。
HBV DNAが標準的な方法によっては検出されなかった治療処置された25
人の患者を試験した。各血清の1000μlを本発明に従って使用される担体材料を
含むカラムに適用した。DNAはフェノールクロロホルム抽出なしに単離した。
単離されたDNAの全量をPCR反応に移した。25の試料中、5つのHBV D
NA陽性血清が見られた。
さらに、抗HD陽性及びHDV RNA陰性患者の6つの血清試料を調べた。
この場合は、各血清の500μlを本発明に従い使用される担体材料を含むカラム
に適用し、RNAをウイルス粒子から回収し、フェノールクロロホルム法を使用
して抽出し、その後エタノールで沈殿させた。単離されたRNAの全量を逆転写
反応にかけ、RT混合物の半分をPCRに使用した。同時に、標準的なRT PCR
アッセイを使用して血清を試験した。カラムに充填された本発明に従って使用さ
れる担
体材料を使用して処理した3つの試料中に特異的なHDVゲノム断片が観察され
、一方、標準的なアッセイによる試料中には特異的な断片は観察できなかった。
DNAプローブを充填したカラムを使用した検出により同様な結果が得られ、
常の方法で行ったPCRは赤い染色を示さず、予め濃縮することによりはっきり
と視認できる着色が示された。
これにより、本発明に従って使用される担体材料を含むカラムを使用すること
により、迅速で簡単な方法でPCR用のテンプレートを得ることができ、PCR
及びRTの阻害の因子を排除できる。1時間以内で完全なテンプレートの単離を行
うことができ、通常の日常的な実験装置の使用を必要としないことは特に有利で
ある。
記載したウイルス粒子の特異的HBV及びHDVを選択するための本発明によ
る使用により、PCR検出の効率が増加する。Detailed description of the invention Use of carrier material for detection and sample preparation in genetic engineering analysis methods The subject of the present invention is the use according to claim 1. For example, amplification methods using molecular biology methods such as the polymerase chain reaction (PCR), or "branched DNA" systems using detection amplification, e.g., by increasing the number of labeled compounds of complementary DNA. Using gene-based genetic engineering methods such as hybridization methods, such as those described in "Profiting from Gene-based Diagnostics", CTB International Publishing Inc., Maplewood 1996, ISBN 1-887566-04-x Analysis methods have become important analytical tools. Such amplification methods are known for their sensitivity. That is, for example, PCR is an analysis method with the highest sensitivity, and has an important possibility of an analysis system in the future. In this case, inconsistently, very high sensitivity is a major deficiency in that the selectivity in PCR is seen to be limited by the so-called "collateral contamination" from large amounts of foreign DNA in the sample and the environment. Become. Complex detection and interpretation of test results are often performed later. In addition, the low degree of automation has hindered the spread of PCR. Furthermore, in samples diluted at very high magnification, it is lethal that the labeling amplification does not guarantee at all that the nucleic acid to be amplified or detected is present in the sample collected and applied to the amplification. That is, for example, viral titers are very low in many diseases, especially in the treated viral diseases, and existing methods for direct detection of the virus determine whether the virus is still present in the patient. The problem cannot be pinpointed. This is due to the fact that the volume of blood sample taken during the test is usually not very large (Poisson area). Another disadvantage of currently used amplification reactions is their interference by inhibitors. That is, for example, in a whole blood analysis test, the polymerase chain reaction is impossible without removing the inhibitor. It is a technical problem underlying the present invention to avoid the disadvantages of the prior art as described above and to enable direct virus detection even with very low titers of free virus. In addition, inhibitors of the amplification reaction must be removed. Surprisingly, the above disadvantages can be avoided by the use according to the invention of the carrier materials described in PCT / EP 97/00405. PCT / EP 97/00405 describes carrier materials in the form of gels or as dispersions, sorption in the form of particles, in the form of particles, for the preparation of samples and for detection as determined by genetic engineering analysis methods. With respect to loose packings of material, the adsorbent material has at least one component for performing a solid phase assay and is fluid permeable. This carrier material has an average pore diameter of 0.1 to 100 μm and is characterized by showing no or very little specific adsorption capacity for the affinity material. In addition, the adsorbent material comprises a component (affinity material) for performing a solid-phase assay contained within a given unit volume of the carrier material, specifically binds to its complementary component, and a specific concentration of the complementary component. According to the provision that once a given amount of a dilute solution of the complementary component having the formula (1) flows once in a homogeneous manner, it binds in an amount that varies between several statistically related fillings around an average filling value of ± 40%. Some of the appropriate liquids in the carrier material, such as blocking of standardized and specific and non-specific adsorption sites, washing of the loaded carrier material for performing solid phase assays, and supply of affinity reacting materials During the subsequent flow step, the amount of binding is kept constant within the above range. Here, the use according to the invention is particularly advantageous when using a hydrophilic carrier material in combination with a DNA probe and a sensitive dye, such as those described in WO 97/19354, for example, a simple machine-readable result of the PCR results. This enables the development of a simple detection system. In doing so, the carrier material used according to the invention functions as an analytical enrichment column, for example with high specificity, selectivity and high degree of enrichment. A substance having an affinity for the required nucleic acid, for example, preferably a monoclonal antibody, but optionally with an antisense nucleic acid or an oligonucleotide that at least partially hybridizes to the required nucleic acid Use after degrading the material allows for enrichment of the required material such as a virus from a sample such as a larger sample volume or a pooled sample than is required directly for PCR, washing Steps can remove unwanted nucleic acid and DNA / RNA containing substances or other interfering substances, such as inhibitors. In addition, multiple carrier material layers with different affinity partners allow different substances to be concentrated from the sample (with a larger volume) without collecting additional samples, and if necessary, the layers can be concentrated before elution. By separating, the above substances can be separately amplified. Each device on which the carrier material according to the invention is arranged is preferably eluted directly into the respective reaction vessel by the starting buffer of the respective method, for example the polymerase chain reaction. By pre-purification, this immunoaffinity treatment results in a higher selectivity of the amplification reaction, especially in PCR tests, whereby the high sensitivity of the method is obtained in an ideal form. At the same time, this change reduces the bandwidth of the amplified DNA on a suitable electrophoresis gel, or results in a deep chromophore shift upon detection in the device of the invention, or, as indicated by that embodiment, the change. Only allows for safe detection in very low concentration ranges. If a carrier material with a high loading of affinity reactants is used, and the loading still binds the total amount of substance present from the larger sample volume, the measurement range for standardized PCA amplification is Distinctly moves to lower concentrations by at least two step sizes (standardized sample collection). In the PCR method, the device of the present invention for sample preparation (concentration and / or purification) and subsequent detection (quantitative and / or qualitative) complements the actual PCR, but this device is It is used as the only device when DNA is used, ie the required virus (or the required DNA if necessary) is concentrated in the device of the invention. The detection is then carried out directly with the branched multi-label affinity partner, or alternatively the virus is eluted and degraded and bound and detected in a corresponding form in the second device of the invention. The use of the sorption material according to the invention also removes inhibitors of the amplification reaction. The device used according to the invention, comprising the carrier material used according to the invention, can be used to quantify the corresponding nucleic acids, for example DNA, after amplification of the sample. The carrier material that binds the nucleic acids (DNA) formed during the first stage amplification reaction (PCR) is used for quantification within the meaning of an immunoassay. Thereafter, a quantitative detection, for example with a very sensitive dye bound to streptavidin, is performed with a DNA probe, preferably a biotinylated DNA probe. This procedure is particularly advantageous in that automated concentration and / or quantification can be performed using the above-described carrier materials used according to the invention. The carrier material according to the invention for carrying out the solid-phase assay may be a sorbent material in the form of a gel, in the form of a compact, in the form of a coarse packing, in the form of particles, as described in more detail in PCT / EP 97/00405. Can exist as The carrier material has at least one component for performing a solid-phase assay and is permeable to fluids. Said carrier material has an average pore diameter of 0.1-100 μm, and in suitable materials pores are understood as interparticle gaps and are not porous at the surface of the corresponding particles. The carrier material has no or very low capacity for adsorbing affinity substances. However, it has a high affinity for specific components that are complementary to the affinity substance located on the carrier material. In the carrier material of the present invention, a component (affinity material) for performing a solid-phase assay present in a given unit volume of the carrier material specifically binds to its complementary component, and a predetermined amount of this complementary component is defined. Once flowing in a homogeneous manner a predetermined amount of a predetermined solution of this complementary component having a concentration, it binds in an amount that varies between several statistically related fills around an average fill of ± 40%. Is standardized by the provision that The change is not more than ± 30%, preferably ± 20%, particularly preferably ± 10%. The amount bound also remains constant in the range mentioned above in the subsequent flow steps of the carrier material with a suitable liquid. Similarly, eluting a liquid is not appropriate. Such additional flow steps may include blocking of specific and non-specific adsorption sites, particularly affinity washing for labeling and / or amplification of the carrier material loaded with components for performing solid phase assays. And the like. The carrier material according to the invention can be produced relatively easily without significant time and equipment expenditures, and in particular components that are readily available to the user himself, ie sorption materials on the one hand, in particular sorption according to PCT / EP 97/00405 Advantageously, the material and one or more affinity substances required to perform the solid phase assay can be easily prepared from the flow vessel. Further provided is a buffer solution that can be used to fill the carrier material. The carrier material used in accordance with the present invention is prepared by applying a single flow of a specific amount of at least one solution having a specific concentration of at least one component for performing a solid phase assay to PCT / EP 97/00405. Obtained by filling with a sorption material. Furthermore, it is preferred that the carrier material has at least one component for performing a solid-phase assay, wherein free non-specific adsorption sites of the carrier material are blocked. In particular, the carrier material used according to the invention consists of molecules, groups of molecules or particles having an affinity for another substance. In particular, affinity substances are hybridized with enzymes, substrates interacting with enzymes, antibodies, antigens, such as high molecular weight substances or pollen or other allergens, haptens, biotin or streptavidin, nucleic acids of the RNA and DNA type, especially other nucleic acids. From the group consisting of those that can soy, receptors or ligands for the receptors, viruses, bacteria, cells, cell organelles, blood cells, particles, such as colloidal particles of metals, metal oxides, polymers, or combinations of the above affinity substances Selected. The carrier material of the present invention can also be produced from the carrier material of the present invention without prior modification with a non-specific substance by contacting one or more analytes with an adsorbent material. The device for use according to the invention is preferably a hollow body having in its cavity one or more carrier materials used according to the invention. If one or more carrier materials with different components for the solid-phase assay are arranged in the device, a homogeneous flow in the hollow body, in particular in the region of the carrier material, is ensured. In particular, it prevents edge effects from occurring or other areas where the flow is faster or slower than elsewhere. This property is essentially determined by the standardization of the carrier material. It is also important in the present invention that the adsorption or carrier material having the most accurate geometrical shape possible (a cylinder whose cross section corresponds to the cross section of the flow vessel) is exactly matched. The adsorbent and / or carrier material can be fixed in the form of a coarse filling or ker by means arranged in the cavity of the hollow body. Preferably such means exhibit a uniform flow behavior for the fluid. Such means are those which have little or preferably no non-specific intrinsic adsorptivity, especially for affinity substances. The process for the preparation of the carrier material used according to the invention comprises the step of combining the carrier material used according to the invention with one or more affinity materials, each in essentially a solution having a certain concentration in a certain amount of liquid. It is started by processing in. This can be done in a batch mode, but it is preferably done as a homogeneous flow in a hollow body having an inlet and an outlet arranged therein. The latter method has the advantage that in a very short time and without the use of large-scale equipment, a standardized carrier material with a high and uniform filling for the concentration used is obtained. In the batch mode, unlike the continuous flow mode, in which the material is rapidly contacted with the affinity material, including the inner surface, only the outer region of the adsorbent material is filled first, so an equivalent filling is performed in the batch mode. It takes a very long time to get in. Furthermore, according to the latter method, the carrier material is produced directly by the user in a simple manner. However, if this is not desired, the corresponding carrier material can be produced on a larger scale and then loaded into a device for performing a solid phase assay. In a preferred embodiment of the method according to the invention for the production of the carrier material according to the invention, the free adsorption sites of the carrier material are blocked by a suitable substance which is inert in the solid-phase assay to be performed. Optionally, the carrier material is washed one or more times. Further examples of carrier materials and pure intermediates can be found in PCT / EP 97/00405. According to the invention, a suitable homogeneous continuous flow to be ensured by the sorbent material and the carrier material used according to the invention is the entire surface of the carrier material, but also its entire cross-section, i.e. in the direction of flow, especially Correlates to a homogeneous pore structure for the adsorption inner surface. Such a symmetric and homogeneous pore structure is advantageous. However, it is also possible to use an asymmetrical pore structure which is initially small in the direction of flow, e.g. larger pores in order to give a larger inner surface and thereafter the flow velocity is not too low. . Further features and advantages of the adsorbent material and the support material for the production of the support material used according to the invention can be found in PCT / EP 97/00405 and WO 97/19354, which are hereby incorporated by reference. Department. Hereinafter, the present invention will be described more specifically. Example 1 Polymerase Chain Reaction Material with HBV (Hepatitis B Virus) and HDV (Hepatitis D Virus) Circular polyethylene frit, 5 mm in diameter, 5 mm in height, just fitted to the cross section of a flow vessel and obtained by passing through a screen Cut out from a filter plate manufactured by firing from polyethylene powder having a narrow particle size distribution (particle size less than 250 μm), nominal pore size 50 μm (foaming point), pore size distribution measured by Coulter Porometer: 5.492 to 138.6 μm, Average pore diameter 13.64 μm, 1.063% of pores exceeding 27.5 μm, 15.45% of pores exceeding 15.92 μm (Abion GmbH, Julich, Germany), circular or hollow with a tapered lower part in accordance with DE 41 26 436 A1 Flow vessel, 5 mm diameter, volume for sample solution through a 5 mm high frit fitted to the top of a cone: about 0.8 ml (Abion GmbH, Julich, Germany), carrier material 80 With a volume of μl, the loading of the affinity components (murine anti-HDV-IgG and HBV-IgG respectively bound to the carrier material) was 40 μg. The following describes a conventional PCR for HDV DNA and HBV RNA compared to the treatment of the carrier material used according to the invention. This is a standard method for detecting HVD genome by PCR. Separation of DNA from Serum 16 μl of denaturing buffer containing 100 mM Tris HCl, pH 8.0, 2% (weight / volume) was added to a 100 μl aliquot of serum. For the determination of molecular weight, 1.λ / Bst E1 molecular weight marker was added. Serum was analyzed. To the fragment serving as a positive control, 50 mM EDTA was added together with SDS. The obtained solution was incubated at 60 ° C. for 30 minutes, and then extracted with phenol / chloroform. Nucleic acids were precipitated with ethanol, recovered by centrifugation, washed twice with 70% ethanol and dissolved in 100 μl of water. PCR of HBV DNA A 30 μl DNA solution was amplified in a 50 μl PCR reaction mixture. The reaction mixture was mixed with 10 μl of PCR buffer (105 mM Tris HCl, pH 8.8, 81.5 mM ammonium sulfate, 30 mM magnesium dichloride, 0.5% Nonidet P40-Tween 20), 4 μl of a mixture of each dNTP, and Taq polymerase (Biomaster, Moscow). And 200 pM of each primer was added. Primers were selected using the computer program PRIMER MASTER R 1.0 and flanked by a 359 bp surface gene region. PCR was performed in 30 cycles using the following temperature profile: 93 ° C, 1 minute, 58 ° C, 1 minute, 72 ° C, 1.2 minutes. The amplified fragments were analyzed in an agarose gel and stained with ethidium bromide. Detection of HBV Genome Using Carrier Materials Used According to the Invention Isolation of DNA from Serum 100 μl of serum was diluted with 50 mM Tris HCl, pH 8.0, 150 mM sodium chloride, 0.1% sodium azide, 0.5% It was diluted with an equal volume of w-500 buffer containing Tween 20, which was diluted and loaded onto the column with the carrier material used according to the invention. After washing the column with 500 μl of w-500 buffer, virus particles were eluted with 100 μl of a denaturing solution containing 50 mM HCl, pH 8.0, 1% SDS, and 25 mM EDTA. The eluate was collected in an Eppendorf vessel and incubated at a temperature of 60 ° C. for 30 minutes. Then, it was precipitated with ethanol. The pellet was collected by centrifugation, washed twice with 70% ethanol, and dissolved in 100 μl of water. Thereafter, HBV DNA was amplified using PCR. During this step, 30 μl of the DNA solution was amplified in a 50 μl PCR reaction mixture. Standard Method of RT (Reverse Transcriptase) PCR for Detection of HBV Genome Serum RNA was obtained by guanidinium thiocyanate phenol / chloroform extraction. Thereafter, the following reagents were added to 100 μl of the serum. 1) Denaturing solution of 4M guadinium thiocyanate, 25 mM sodium citrate, pH 7.0, 0.5% sarkosyl 2) 50 μl of 2 M sodium acetate, pH 4.0 3) 3 μl of 2-mercaptoethanol 4) 10 μg of tRNA 5 ) 550 μl water-saturated phenol and 100 μl chloroform The resulting suspension was shaken well and cooled on ice for 5 minutes. Samples were centrifuged at 10,000g for 20 minutes at 4 ° C. The aqueous phase was extracted with an equal volume of chloroform, and the resulting aqueous phase was precipitated with an amount of isopropanol. After centrifugation and treatment with 70% cold ethanol, the DNA pellet was dissolved in 50 μl of water and treated with diethyl pyrocarbonate. cDNA synthesis and PCR 2 μl of the resulting serum RNA was added to 17 μl of the reverse transcription (RT) mixture. This mixture was mixed with 4 μl of 5 × RT buffer (250 mM Tris HCl, pH 8.3, 250 mM potassium chloride, 50 mM magnesium dichloride, 50 mM DTT, 2.5 mM spermidine), 2 μl each of 10 mM dNTP, 1 μl (100 ng ), 0.5 μl (20 units) of HPRI (obtained from Promega), and 9.5 ml of water. The mixture was heated at 94 ° C. for 3 minutes and then cooled on ice. After denaturation, 1 μl (10 units) of AMV reverse transcriptase (Promega) and 0.5 μl (20 units) of HPRI were added. cDNA synthesis was performed at 37 ° C. for 45 minutes. 10 μl of the cDNA was amplified in a 50 μl PCR reaction mixture. The reaction mixture was 10 ml of 5 × PCR buffer (150 mM Tris HCl, pH 8.8, 81.5 mM ammonium sulfate, 0.5% Nonidet P40-Tween 20), 4 μl of 10 mM each dNTP, 1 μl (5 units) of Taq polymerase (Biomaster). ), 1 μl (200 pM) of each backward and / or forward primer. PCR was performed for 40 cycles at the following temperature profile: 94 ° C, 1 minute, 57 ° C, 1 minute, 72 ° C, 1.2. Amplified fragments were analyzed in agarose skeletal and stained with ethidium bromide. Isolation of HDV RNA with the carrier material used according to the invention 100 μl of serum was diluted with an equal volume of 150 mM sodium chloride and applied on the column described above. After washing the column with 500 μl of 150 mM sodium chloride solution, virus particles were eluted with 200 μl of a denaturing solution containing 3.2 M guanidium thiocyanate, 20 mM sodium citrate, pH 7.0, 0.4% sarkosyl. The eluate was collected in an Eppendorf vessel with 2 mM sodium acetate, pH 3.0 and 2 μl of 2-mercaptoethanol, mixed well, and then precipitated with ethanol. The RNA pellet was centrifuged, dissolved in 20 μl of water, and 10 μl of the RNA solution was used for a reverse transcription reaction (RT reaction). RT reactions and PCR were performed as described above. The following results were clarified by the examples. DNA was extracted from 10 HBV PCR positives and 5 HBV PCR negatives by standard methods of DNA isolation. This DNA was used in a suitable column with the carrier material used according to the invention. In a total of 10 cases, amplification of these DNA samples indicated the presence of specific fragments. Amplification of DNA samples isolated by standard methods did not yield specific fragments. Carrier material used according to the invention for the analysis of low virus titer samples HBV DNA and HDV RNA extracted using the carrier material used according to the invention and purified virus particles correspond to 100 μl It can be used for small amounts of PCR testing. In this case, an increase in the synthesis efficiency is observed. Twenty-five therapeutically treated patients whose HBV DNA was not detected by standard methods were tested. 1000 μl of each serum was applied to the column containing the carrier material used according to the invention. DNA was isolated without phenol-chloroform extraction. The entire amount of the isolated DNA was transferred to a PCR reaction. Five HBV DNA positive sera were found in 25 samples. In addition, six serum samples from anti-HD positive and HDV RNA negative patients were examined. In this case, 500 μl of each serum was applied to the column containing the carrier material used according to the invention, and the RNA was recovered from the virus particles, extracted using the phenol-chloroform method and then precipitated with ethanol. The entire amount of the isolated RNA was subjected to a reverse transcription reaction, and half of the RT mixture was used for PCR. At the same time, sera were tested using a standard RT PCR assay. Specific HDV genomic fragments were observed in three samples treated with the carrier material used in accordance with the present invention packed in a column, while specific fragments were not detected in samples by standard assays. It could not be observed. Similar results were obtained by detection using a column packed with DNA probes, PCR performed in the usual manner did not show red staining, but showed color that was clearly visible by pre-concentration. This makes it possible to obtain a template for PCR in a quick and simple manner by using the column containing the carrier material used according to the present invention, and to eliminate factors of PCR and RT inhibition. It is particularly advantageous that complete template isolation can be achieved in less than one hour, and does not require the use of routine, routine laboratory equipment. The use according to the invention for selecting specific HBV and HDV of the described virus particles increases the efficiency of PCR detection.
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(72)発明者 エルハルト クリストフ
ドイツ連邦共和国、ユーリッヒ D―
52428、カール―ハインツ―ベッカルツ―
シュトラーセ 13、アヴィオン ベタイリ
グンクス―ウント フェルヴァルトゥンク
ス―ゲゼルシャフト ミット ベシュレン
クテル ハフツング
(72)発明者 ミース ペーター
ドイツ連邦共和国、ユーリッヒ D―
52428、カール―ハインツ―ベッカルツ―
シュトラーセ 13、アヴィオン ベタイリ
グンクス―ウント フェルヴァルトゥンク
ス―ゲゼルシャフト ミット ベシュレン
クテル ハフツング────────────────────────────────────────────────── ───
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SL, TR, TT, UA, US, UZ, VN, YU, Z
W
(72) Inventor Erhard Christoph
Jürich D, Germany
52428, Carl-Heintz-Beckarts-
Strasse 13, Avion Betairi
Gungs-und Velwaldung
Soo Gezer Shaft Mitt Bechlen
Ktel Hachtung
(72) Inventor Mies Peter
Jürich D, Germany
52428, Carl-Heintz-Beckarts-
Strasse 13, Avion Betairi
Gungs-und Velwaldung
Soo Gezer Shaft Mitt Bechlen
Ktel Hachtung